前 言
<g9"Cr` UHG cnz< 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。
J@9}`y=K K"2|[ 5 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。
D0;tcm.$ jvVi% k 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。
!D o,>gO M 3zDtN 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。
PVa o fRm}S>Nibb 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。
8#` 6M5 * \HRw +cL 《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
2>\\@ 1 -n*;W9 上海讯技光电科技有限公司
T!Sj<,r+j 2021年4月
CT d|` X;! D};;M 目 录
&D#+6M&LK{ 1 入门指南 4
Z v0C@r 1.1 OptiBPM安装及说明 4
dZGbC 9 1.2 OptiBPM简介 5
=w<v3 wWN4 1.3 光波导介绍 8
Zwe[_z!*D 1.4 快速入门 8
Vj;
vo`T 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
7?)/>lx\>$ 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
N*DhjEU)[ 2.2 定义布局设置 29
Xev54!619 2.3 创建一个MMI耦合器 31
;5 <-) 2.4 插入input plane 35
!5x
Ly6=} 2.5 运行模拟 39
:G)<}j"sM 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
= z:U ~D 3 创建一个单弯曲器件 44
# X.+ 3.1 定义一个单弯曲器件 44
S:Tm23pe 3.2 定义布局设置 45
/f1'm@8; 3.3 创建一个弧形波导 46
!k~z5z'=py 3.4 插入入射面 49
?kt=z4h9( 3.5 选择输出数据文件 53
h e )ulB 3.6 运行模拟 54
S*%iiD) 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
PdY>#Cyh 4 创建一个MMI星形耦合器 60
{4p tu~8 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
ykq'g | 4.2 定义布局设置 61
]Qi,j#X 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
c!&Qj 4.4 插入输入面 62
:G'xi2 bs 4.5 运行模拟 63
9u wL{P& 4.6 预览最大值 65
S 2$5!(P 4.7 绘制波导 69
nR8 ]@c C 4.8 指定输出波导的路径 69
1a9w(X 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
za,2r^ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
j"<Y!Y3 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
h'^FrW aU/ 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
{Iy7.c8S 5.1 定义波导材料 75
~uPk 5.2 定义布局设置 76
Z|^MGyn 5.3 创建波导 76
2H&{1f\Bf 5.4 修改输入平面 77
gw Qvao 5.5 指定波导的路径 78
Xa`(;CLW? 5.6 运行模拟 79
7o{*Z 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
K="I<bK 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
$
u2Cd4 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
Sa] mm/ G 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
~4s-S3YzaM 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
U($^E}I2( 6.2 定义布局结构 89
k)E ;( 6.3 绘制并定位波导 91
K[ ?R[ 6.4 生成布局脚本 95
tE!'dpG5) 6.5 插入和编辑输入面 97
\7E`QY4 6.6 运行模拟 98
~eo^`4O{{ 6.7 修改布局脚本 100
|vy]8?Ak 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
*1;23BiH - 7 应用预定义扩散过程 104
`=!p$hg($ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
rrQ0qg 7.2 定义布局设置 106
`I> ], J/ 7.3 设计波导 107
6=>7M
b$ 7.4 设置模拟参数 108
6H ;k JHn 7.5 运行模拟 110
T|f_~#?eV 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111
a!.!2a&t 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
vug-n 8 7.8 添加一个新的轮廓 111
Q=.g1$LP 7.9 创建上方的线性波导 112
/v&`!nKu 8 各向异性BPM 115
$DV-Ieb 8.1 定义材料 116
=mJ F_Ri 8.2 创建轮廓 117
ct\<;I(H 8.3 定义布局设置 118
DN| vz}s 8.4 创建线性波导 120
SY6r 8RK 8.5 设置模拟参数 121
@+0V& jc 8.6 预览介电常数分量 122
4GTrI@}3 8.7 创建输入面 123
2nx8i A
8.8 运行各向异性BPM模拟 124
OQ| ,- 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
^@ UjQ9[> 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
{gIEZ{ 9.2 定义布局设置 130
sU da
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
ocP*\NR 9.4 编辑输入平面 132
t/Lg Hb:) 9.5 设置模拟参数 134
pU[K%@sC 9.6 运行模拟 135
#! @m y 10 电光调制器 138
[Ye5Y? 10.1 定义电解质材料 139
~mcZUiP9 10.2 定义电极材料 140
]1Qi=2' 10.3 定义轮廓 141
y(a}IM3~ 10.4 绘制波导 144
-t b;igv 10.5 绘制电极 147
q/J3cXa{K 10.6 静电模拟 149
Ey = 4 b 10.7 电光模拟 151
`g 8tq 11 折射率(RI)扫描 155
c V(H<"I 11.1 定义材料和通道 155
7n> |D^ 11.2 定义布局设置 157
[5pn@o 11.3 绘制线性波导 160
DD6 'M
U4 11.4 插入输入面 160
7?]!Ecr" 11.5 创建脚本 161
HtS#_y%( 11.6 运行模拟 163
@ YrGyq 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
9> zD Jx 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
|Qq+8IeYG 12.1 定义材料 165
j5A\y^Kv 12.2 创建参考轮廓 166
(T2<!&0 @ 12.3 定义布局设置 166
xx}'l:}2 ] 12.4 用户自定义轮廓 167
0, "ZV } 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
jM;d>Gymx 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
OMxxI 6h 13.1 定义材料 173
X? _v+'G 13.2 创建钛扩散轮廓 173
$WM8tF?H 13.3 定义晶圆 174
y ( ldO;. 13.4 创建器件 175
{!tOI 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
'U*udkn 2] 13.6 定义电极区域 178
fIlIH 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
wtUG^hV #_ 13.8 运行模拟 182
K D9Ca $- 13.9 创建脚本 184
`O jvt-5}E 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
I$F\ (]"@ 14.1 理论背景 186
9cb B[c_. 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
}K+\8em 14.3 生成脚本数据 190
{vCU^BN,k 14.4 导出散射数据 193
I BF.&[[S 14.5 创建臂 194
~v,!n/(' 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
aeQ{_SK 14.7 加载两个臂的文件 200
5M]6'X6I 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
Q9nu"x
% 14.9 连接元件 202
q
w"e0q% ) 14.10 运行模拟 203
6l=M;B7:i 14.11 创建图以查看结果 204
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