前 言
,E
n(gm zyQ,unu 随着时代的发展，人们对光网络带宽的需求越来越高，光通信网络也越来越复杂。各类光通信
系统中，存在着许多的波导类元件，如分束器，耦合器，复用器，AWG等，这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员，可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行
模拟分析与设计，这可以大大降低时间成本和物料成本。
qcpG}o+&D sM);gI14 OptiBPM是基于
光束传输算法（BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM）来模拟光通过任意波导介质（各向同性与各向异性）。并可使用合适的数值方法，如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI，来进行计算，计算过程中可以使用合适的边界条件，如TBC和PML边界条件，以完成整个波导结构的
仿真和分析，获得任意位置处的电磁场分布。
C.Wms}XA P22y5z ~ 通过OptiBPM，科研人员可以同时观察近场分布（包含幅度、相位等），检测辐射以及方向场（Guided Field）。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率，减小风险并降低整体研发产品成本。
ly[\mGr +S:u[x 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
8 \W3Fv Q >F
LdI 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如
参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
hSLwi X~ TYmUPS$ 《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正
f <$K.i CBz(hCaI 上海讯技光电科技有限公司
-E,{r[Sp 2021年4月
TV[6+i*#
zO7lsx2 = 目 录
*cI6 &;y 1 入门指南 4
"`V"2zZlj 1.1 OptiBPM安装及说明 4
y~#R :&d" 1.2 OptiBPM简介 5
H *z0xxa 1.3 光波导介绍 8
hhh: rmEZl 1.4 快速入门 8
;_Of`C+ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
+Y>cBSO 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
y:^>(l #; 2.2 定义布局设置 29
X,C/x) 2.3 创建一个MMI耦合器 31
f;_K}23 2.4 插入input plane 35
dmTW]P2 2.5 运行模拟 39
]'bQ(<^# 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
{TcbCjy w 3 创建一个单弯曲器件 44
PL$(/ Z 3.1 定义一个单弯曲器件 44
V K@i#/jm 3.2 定义布局设置 45
`hQ!*f6 3.3 创建一个弧形波导 46
^r? sgJ 3.4 插入入射面 49
h# 6 jUQ 3.5 选择输出数据文件 53
d9Ow 2KrC 3.6 运行模拟 54
a_}BTkfHa 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
GQ8D j!8 4 创建一个MMI星形耦合器 60
41+E U Mc 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
D +vl%(g 4.2 定义布局设置 61
vY+_tpuEH 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
"8j;k5< 4.4 插入输入面 62
/9vMGef@ 4.5 运行模拟 63
8d*<Aki?; 4.6 预览最大值 65
MW d_ 6XM 4.7 绘制波导 69
4d3]pvv 4.8 指定输出波导的路径 69
4- ?`# 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
(
_ F 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
w|UKMbRMU] 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
lLwQridFXh 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
kAe-d 5.1 定义波导材料 75
/{ #_Um0. 5.2 定义布局设置 76
7`'fUhB! 5.3 创建波导 76
*"9)a6T
t+ 5.4 修改输入平面 77
: QhEu%e 5.5 指定波导的路径 78
6w`}+3 5.6 运行模拟 79
$d"f/bRWy 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
vM>`CZ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
w]P7!t 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
rsIPI69qJ. 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
'>lPq tdZ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
(A<sFw? 6.2 定义布局结构 89
L|xen*O 6.3 绘制并定位波导 91
+\(ay"+ d 6.4 生成布局脚本 95
}W>[OY0^A 6.5 插入和编辑输入面 97
d}B_ll#j- 6.6 运行模拟 98
?0)XS< 6.7 修改布局脚本 100
a.*j8T 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
;g)Fhdy! 7 应用预定义扩散过程 104
ug3lM N4UX 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
ah$7
Oudj 7.2 定义布局设置 106
+Gwe%p Q 7.3 设计波导 107
v>cE59('0 7.4 设置模拟参数 108
'; T5[l, 7.5 运行模拟 110
~esEql=Q3' 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111
{O,M}0Eg 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
^ HN 7.8 添加一个新的轮廓 111
r D!.N
7.9 创建上方的线性波导 112
nm|m1Z+U 8 各向异性BPM 115
t=\ [J+ 8.1 定义材料 116
z&J ow/ 8.2 创建轮廓 117
Mh/>qyS *2 8.3 定义布局设置 118
YKxA2`3v% 8.4 创建线性波导 120
#1hz=~YO 8.5 设置模拟参数 121
byxehJ6[V 8.6 预览介电常数分量 122
o0+BQ&A)s* 8.7 创建输入面 123
2bG4 ,M 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
oZcw bo8 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
< |.! Px86 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
xgw)`>p,W 9.2 定义布局设置 130
U.sP Ft 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
KGLhl;a 9.4 编辑输入平面 132
NX #d}M^V 9.5 设置模拟参数 134
t
}C
^E 9.6 运行模拟 135
X ^ ]$/rI) 10 电光调制器 138
kI Tmo"$K 10.1 定义电解质材料 139
S aq>o. 10.2 定义电极材料 140
EKJ4_ kkjM 10.3 定义轮廓 141
yzzre>F 10.4 绘制波导 144
|a: VpM 10.5 绘制电极 147
^* v{ t?u 10.6 静电模拟 149
|}.B!vg(4 10.7 电光模拟 151
.wOLi Ms 11 折射率(RI)扫描 155
6i=wAkn_J 11.1 定义材料和通道 155
)$N{(Cke2T 11.2 定义布局设置 157
~vZzKRVS 11.3 绘制线性波导 160
>} (*s^!k 11.4 插入输入面 160
4z DAfi#0 11.5 创建脚本 161
e>9{36~jh 11.6 运行模拟 163
d?X6x 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
>w;W & [ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
"/h"Xg>q 12.1 定义材料 165
(G!J== 12.2 创建参考轮廓 166
Ywq+l]5/p 12.3 定义布局设置 166
h#;K9#x6 12.4 用户自定义轮廓 167
#;\;F PuZ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
w3UJw 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
rX
d2[pp 13.1 定义材料 173
^`5Yxpz 13.2 创建钛扩散轮廓 173
eL4@ %
] o 13.3 定义晶圆 174
g' U^fN 13.4 创建器件 175
ri V/wN9C 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
Y[]t_o) 13.6 定义电极区域 178
T0)y5 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
1h0ohW 13.8 运行模拟 182
g7yHhF>%X 13.9 创建脚本 184
,IB)Kk 2 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
KA2B3 \ 14.1 理论背景 186
?kefRev<#h 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
n=MYv(Pp} 14.3 生成脚本数据 190
4
V*)0?oYE 14.4 导出散射数据 193
3`q`W9 14.5 创建臂 194
`W S
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
/Loe y
14.7 加载两个臂的文件 200
. M $D 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
\{mJO>x 14.9 连接元件 202
rqo<Xt` 14.10 运行模拟 203
DYl{{ L8@ 14.11 创建图以查看结果 204
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