前 言
vf=b5s(7Q :Ogt{t 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。
teO%w9ByY Byx8`Cx1 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。
Y#9dVUS _~?N3G 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。
3snr-) F ] e] 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。
3jMHe~.E< j]uL 9\> 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。
[<; 4$}f\ 0_d, sC?V 《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正
N"X;aVFs_ V87?J w%2 上海讯技光电科技有限公司
%:bTOw[4r 2021年4月
NA5AR*f' Bnju_)U5) 目 录
L*TPLS[lh 1 入门指南 4
u{F^Ngy
) 1.1 OptiBPM安装及说明 4
02U5N(s 1.2 OptiBPM简介 5
VqzcTr]_ 1.3 光波导介绍 8
N# o" W 1.4 快速入门 8
bo]xah|."j 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
OF^:_%c/ 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
8cq H0{ 2.2 定义布局设置 29
}co v "o 2.3 创建一个MMI耦合器 31
i GG; 2.4 插入input plane 35
CRK%%;=> 2.5 运行模拟 39
5,3Yt ~\m 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
.G"UM>.}d 3 创建一个单弯曲器件 44
4CR.= 3.1 定义一个单弯曲器件 44
]JQ';%dne 3.2 定义布局设置 45
m_{?py@tZ 3.3 创建一个弧形波导 46
[ugBVnma 3.4 插入入射面 49
6$"gm$3O] 3.5 选择输出数据文件 53
+}IOTw" O` 3.6 运行模拟 54
?W l=F/ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
> Qk4AMIO 4 创建一个MMI星形耦合器 60
]#n,DU}V 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
k5]M~" 4.2 定义布局设置 61
y'ZRoakz) 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
W0vdU; ?% 4.4 插入输入面 62
=y n|.%b 4.5 运行模拟 63
ES~ ykE 4.6 预览最大值 65
C] 22 [v4 4.7 绘制波导 69
2=X\G~a 4.8 指定输出波导的路径 69
iHKWz)0 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
<S*o}:iB 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
JTH8vk:@ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
<t9#~x# 'b 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
&"^,Ubfcn" 5.1 定义波导材料 75
=c{ / Z 5.2 定义布局设置 76
}R.<\ 5.3 创建波导 76
7O3 \ 5.4 修改输入平面 77
01md@4NQ 5.5 指定波导的路径 78
ZJL[#}* 5.6 运行模拟 79
nl9G1Sm(E 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
(A.%q1h 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
}"?v=9.G 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
/UG H7srx 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
6qs T/ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
`WDN T0@ M 6.2 定义布局结构 89
0E9LZOw4T 6.3 绘制并定位波导 91
G813NoS o 6.4 生成布局脚本 95
wO6`Ap
t1: 6.5 插入和编辑输入面 97
>L6 V! 6.6 运行模拟 98
MV"aO@ 6.7 修改布局脚本 100
ISy\g`d`C 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
'%&i #Eb 7 应用预定义扩散过程 104
R:7j`gHJ|9 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
'Wv=mBEf Z 7.2 定义布局设置 106
=Z
^= 7.3 设计波导 107
!C& !Wj 7.4 设置模拟参数 108
_K SYt32N 7.5 运行模拟 110
Og8: 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111
p s:| YR 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
ZU %7m_ zO 7.8 添加一个新的轮廓 111
K * Tj; 7.9 创建上方的线性波导 112
X9^a:7( 8 各向异性BPM 115
'2+Rb7V 8.1 定义材料 116
_9!_fIY 8.2 创建轮廓 117
Fyu CYg
\p 8.3 定义布局设置 118
Hd(|fc{2 8.4 创建线性波导 120
SooSOOAx[ 8.5 设置模拟参数 121
y>zPsc, 8.6 预览介电常数分量 122
.VF4?~+M- 8.7 创建输入面 123
n dRy&[f7 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
$Bd{Y"P@6 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
0w ?\KHT 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
v@bs4E46e 9.2 定义布局设置 130
PfTjC"`, 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
SdF*"]t 9.4 编辑输入平面 132
1=C>S2q 9.5 设置模拟参数 134
=
E'\ 9.6 运行模拟 135
U[5 10 电光调制器 138
WZ}c)r*R 10.1 定义电解质材料 139
Lx &2) 10.2 定义电极材料 140
AtNu:U$ 10.3 定义轮廓 141
<'H^}gQow 10.4 绘制波导 144
.%>U A|[~: 10.5 绘制电极 147
B42.;4"T 10.6 静电模拟 149
w]w>yD>$ 10.7 电光模拟 151
3{o5As Vv 11 折射率(RI)扫描 155
*RKYdwnb 11.1 定义材料和通道 155
pNFL;k+p} 11.2 定义布局设置 157
@A(*& PU>j 11.3 绘制线性波导 160
:4|W;Lkd! 11.4 插入输入面 160
;c"T#CH. 11.5 创建脚本 161
@D%H-X 11.6 运行模拟 163
&-#!]T-P:E 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
7 _>No*[ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
9I*zgM!F 12.1 定义材料 165
l ,0]iVJ 12.2 创建参考轮廓 166
;' !G?)PZ 12.3 定义布局设置 166
)+2GF0% 12.4 用户自定义轮廓 167
>W[8wR 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
F3/aq+<P[ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
]Bw2> 6W 13.1 定义材料 173
FJl#NOp& 13.2 创建钛扩散轮廓 173
R.Xh&@f` 13.3 定义晶圆 174
N( 0G!sTI 13.4 创建器件 175
fw@n[u{~ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
WXP=U^5Si 13.6 定义电极区域 178
GD?4/HkF 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
|- 39ZZOX 13.8 运行模拟 182
D 2x-Wa 13.9 创建脚本 184
7r#U^d ( 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
'Dyt"wfo 14.1 理论背景 186
j!9p#JK#u 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
@O b$w1c 14.3 生成脚本数据 190
r(./ 00a 14.4 导出散射数据 193
(i4=}Kn2 14.5 创建臂 194
*9((X,v@/ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
U u xbN-u 14.7 加载两个臂的文件 200
VH1P C 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
T-pes1Wu 14.9 连接元件 202
+$M%"=tk 14.10 运行模拟 203
! 9B | ` 14.11 创建图以查看结果 204
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