光波导《OptiBPM入门教程》
前 言 p>6`jr
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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。 >Vuvbo
m,l/ =M
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。 d2k-MZuT6
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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。 .tBlGMcN
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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。 ?jx]%n fV
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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。 @Nu2
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《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 Gp"GTPT{
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上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 \}j MC
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目 录 @6u/)>rI
1 入门指南 4 0I}e>]:I
1.1 OptiBPM安装及说明 4 @"@a70WHk
1.2 OptiBPM简介 5 lqzt[z gN
1.3 光波导介绍 8 2
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1.4 快速入门 8 fi+}hGj(r
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 6Q.S
2.1 定义MMI耦合器材料 28 *S$v SDJCW
2.2 定义布局设置 29 IwYeKN6s
2.3 创建一个MMI耦合器 31 ZsmOn#`=^}
2.4 插入input plane 35 -<iP$,bq72
2.5 运行模拟 39 &|v)
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 [ks_wvY:'
3 创建一个单弯曲器件 44 Ni$'#
W?t
3.1 定义一个单弯曲器件 44 Z!p\=M,%
3.2 定义布局设置 45 RLF&-[mr3
3.3 创建一个弧形波导 46 "oP^ 2|${
3.4 插入入射面 49 rhv~H"qzW
3.5 选择输出数据文件 53 Di9RRHn&q
3.6 运行模拟 54 VP Lf(
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 aDlp>p^E>
4 创建一个MMI星形耦合器 60 SzULy
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4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 AGBV7Kk
4.2 定义布局设置 61 #-{<d% qk
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 xtV+Le%
4.4 插入输入面 62 { U4!sJSl1
4.5 运行模拟 63 UwN V vo
4.6 预览最大值 65 )"?4d[ 5
4.7 绘制波导 69 X/ _I2X
4.8 指定输出波导的路径 69 7 qKz_O
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ~.a"jYb7A}
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 \Z{tC$|H
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ffKgVQux
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 1 ZdB6U0
5.1 定义波导材料 75 KE ? t?p
5.2 定义布局设置 76 AFLtgoXn:
5.3 创建波导 76 r]B8\ 5|<d
5.4 修改输入平面 77 D9rQ%|} S
5.5 指定波导的路径 78 h~dQ5%
5.6 运行模拟 79 ( d9~z
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 5LeZ ?'"c
5.8 应用VB脚本进行模拟 82
}{0}$#z u
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 WM bkKC.{J
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 bM W|:rn
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 RTtKf i}
6.2 定义布局结构 89 "N4^ ^~s
6.3 绘制并定位波导 91 yOM/UdWq
6.4 生成布局脚本 95 yD[d%w
6.5 插入和编辑输入面 97 Mz+I
YP`L
6.6 运行模拟 98 "be\%W+<
6.7 修改布局脚本 100 ]m1fo'
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 n ]%2Kx
7 应用预定义扩散过程 104 w,|@e _|J
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 z/?* h
7.2 定义布局设置 106 8 $FH;=
7.3 设计波导 107 SmXJQ@ jN
7.4 设置模拟参数 108 vHaM yA-
7.5 运行模拟 110 \PX4>/d@y
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 cXweg;
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 q~{)
{t;
7.8 添加一个新的轮廓 111 w\C1Bh!
7.9 创建上方的线性波导 112 !z?
8 各向异性BPM 115 RB>= #03
8.1 定义材料 116 Ou[K7-m%&
8.2 创建轮廓 117 ]4~Yi1]
8.3 定义布局设置 118
3@Ndn
8.4 创建线性波导 120 n,T
&n
8.5 设置模拟参数 121 e02Hf{eOfw
8.6 预览介电常数分量 122 s.1F=u 9a
8.7 创建输入面 123 :UwBs
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 kUBE+a6#
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 q ` S
~w
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 $v>q'8d
9.2 定义布局设置 130 c! w[)>v
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 rzY)vC+ZT
9.4 编辑输入平面 132 R~<N*En~
9.5 设置模拟参数 134 /*C!]Z>.
9.6 运行模拟 135 h B [bth
10 电光调制器 138 H3 wJ5- q(
10.1 定义电解质材料 139 Q :kg
10.2 定义电极材料 140 TE`5i~R*
10.3 定义轮廓 141 Lf_Y4a#
10.4 绘制波导 144 Q0A4}
10.5 绘制电极 147 jUT`V
ZK4&
10.6 静电模拟 149 hqRC:p#9
10.7 电光模拟 151 N^
+q^iW
11 折射率(RI)扫描 155 a\sK{`|X*
11.1 定义材料和通道 155 ~[H8R|j "
11.2 定义布局设置 157 7i5B=y7b
11.3 绘制线性波导 160 5(~Lr3v0
11.4 插入输入面 160 4U2{1 aN`
11.5 创建脚本 161 k?=1q[RQH
11.6 运行模拟 163 Om .%K>V
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 5OM #_.p
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 TX)W.2u=
12.1 定义材料 165 " {<X! ^u>
12.2 创建参考轮廓 166 Whd >
12.3 定义布局设置 166 .2I?^w&j+
12.4 用户自定义轮廓 167 iEn:Hh)
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ]p|?S[!=
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 %9YY \a {
13.1 定义材料 173 XPhP1 ^>\
13.2 创建钛扩散轮廓 173 ):N #X<b':
13.3 定义晶圆 174 f y2vAwl
13.4 创建器件 175 )\]) ?q61
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 @x `X| >&
13.6 定义电极区域 178 tE %g )hL-
*I :c@iCNJ
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