前 言
|6\FI? |;x fe"] 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。
>FK)p
nPQZI6> 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。
]w1BJZa36 n _e}>1_ 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。
k1~nd=p g_-?h&W 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。
#n6FQ$l8m T%N~oa 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如
参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
Rx@%cuP* wN/*|?`Z 《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正
t-?KKU8 9-X{x95] 上海讯技光电科技有限公司
S)Ub/`f{s 2021年4月
'#pMEVP x"z jN'| 目 录
S'v V" 1 入门指南 4
.=et{\ 1.1 OptiBPM安装及说明 4
B.C H9M 1.2 OptiBPM简介 5
KoxGxHz^Y3 1.3 光波导介绍 8
8Izn'>" 1.4 快速入门 8
khKv5K#) 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
[qjAq@@N#q 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
O?4vC5 x 2.2 定义布局设置 29
5<:VJC< 2.3 创建一个MMI耦合器 31
<IHFD^3|j 2.4 插入input plane 35
Nv*E .|G 2.5 运行模拟 39
76u/WC>B 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
1OfSq1G>v$ 3 创建一个单弯曲器件 44
#buV;!_!E? 3.1 定义一个单弯曲器件 44
h1G*y 3.2 定义布局设置 45
xqi *N13 3.3 创建一个弧形波导 46
/w }B07. 3.4 插入入射面 49
tNi% }~Z 3.5 选择输出数据文件 53
d
=B@EyN 3.6 运行模拟 54
y . ivz 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
Jfixm= .6 4 创建一个MMI星形耦合器 60
t ^bdi} [ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
: DJ7 d 4.2 定义布局设置 61
N.Wdi 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
&ttv4BC^r 4.4 插入输入面 62
SCt=OdP= 4.5 运行模拟 63
iz%A0Z+`bg 4.6 预览最大值 65
35N/v G0 4.7 绘制波导 69
%M0mwt y] 4.8 指定输出波导的路径 69
x(/@Pt2B 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
HN~v&, 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
aJa^~*N/Aa 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
&xiDG=I# 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
4 HJZ^bq9| 5.1 定义波导材料 75
5E oWyy 5.2 定义布局设置 76
0:B^ 5.3 创建波导 76
*n|0\V< 5.4 修改输入平面 77
Uf2v$Jl+Yh 5.5 指定波导的路径 78
lu@>?,< 5.6 运行模拟 79
5w [ = 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
BJ.8OU*9]S 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
]zwqG A 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
eV {FcJha 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
$b i_i|? 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
2dd:5L, 6.2 定义布局结构 89
% Dr4~7=7a 6.3 绘制并定位波导 91
;~gd<KK 6.4 生成布局脚本 95
Mn }Z9S[ 6.5 插入和编辑输入面 97
Sfoy8<j 6.6 运行模拟 98
1u S>{M 6.7 修改布局脚本 100
w#G=Z_Tt 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
J PzQBc5 e 7 应用预定义扩散过程 104
]htZ!; 8J 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
$qUta< o2@ 7.2 定义布局设置 106
c! u}KVH 7.3 设计波导 107
>*t>U8 7.4 设置模拟参数 108
b-(UsY: 7.5 运行模拟 110
o"ah\"#el 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111
)`+@j.75 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
8$<AxNR
7.8 添加一个新的轮廓 111
>K |G LP 7.9 创建上方的线性波导 112
7U[L\1z S 8 各向异性BPM 115
h3d\MYO)B 8.1 定义材料 116
noUZ9M|hz 8.2 创建轮廓 117
+S5_J&~ 8.3 定义布局设置 118
a6k(O8Ank3 8.4 创建线性波导 120
=Z>V}`n 8.5 设置模拟参数 121
tId !C 8.6 预览介电常数分量 122
hp z*jyh8 8.7 创建输入面 123
c>i*HN}Z| 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
ks#Z~6+3 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
&pY G 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
$@qs(Xwr 9.2 定义布局设置 130
k-ex<el)# 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
On.x~ t 9.4 编辑输入平面 132
4bF Vyv 9.5 设置模拟参数 134
o(>-:l i0 9.6 运行模拟 135
jme5'FR 10 电光调制器 138
PD
T\Q\J^X 10.1 定义电解质材料 139
b;{"lJ:+Z 10.2 定义电极材料 140
%1?V6 & 10.3 定义轮廓 141
Gx a.<E^k 10.4 绘制波导 144
C.B}Py+
10.5 绘制电极 147
BSu)O~s 10.6 静电模拟 149
6u, 0y$3 10.7 电光模拟 151
pOI`,i}. 11 折射率(RI)扫描 155
^YJ^+:D( 11.1 定义材料和通道 155
?!
_pP| 11.2 定义布局设置 157
;1g-z] 11.3 绘制线性波导 160
0G\myv 11.4 插入输入面 160
r= H\4%P4 11.5 创建脚本 161
. nF 11.6 运行模拟 163
?M-8Fp3 + 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
Q.2nUT` 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
P ~
pbx 12.1 定义材料 165
IZv, Wo 12.2 创建参考轮廓 166
>\.[}th } 12.3 定义布局设置 166
a={qA4N 12.4 用户自定义轮廓 167
"X(= 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
B{ UoNm@ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
I nK)O '; 13.1 定义材料 173
@$yYljP 13.2 创建钛扩散轮廓 173
%PdYv _5 13.3 定义晶圆 174
r\ Yur 13.4 创建器件 175
f uN XY-; 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
$z,DcO .vz 13.6 定义电极区域 178
Ru')X{]25 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
<IDzv' 13.8 运行模拟 182
v_h*:c 13.9 创建脚本 184
Heif FJn 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
k\< Ln
w 14.1 理论背景 186
wVJFA1 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
e L?si!ZL^ 14.3 生成脚本数据 190
q q_, "~ 14.4 导出散射数据 193
\Y[)bo6s 14.5 创建臂 194
Hpg;?xAT 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
U@5Z9 /n{ 14.7 加载两个臂的文件 200
:@Dos'0Px 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
RZh)0S >J 14.9 连接元件 202
N_Ld,J%g 14.10 运行模拟 203
[=F
|^KL 14.11 创建图以查看结果 204
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