《OptiBPM入门教程》
前 言 ]Q_G /e
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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。 _(kwD^x6O{
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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。 6l]?%0[*
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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。 ].T;x|
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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。 3 !w>"h0(
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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。 D}/.;]w<[&
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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 ?$&rC0 t
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上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 w,#W& >+&
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目 录 pC. 4AkEO
1 入门指南 4 ,) jB<`
1.1 OptiBPM安装及说明 4 * >*/|
1.2 OptiBPM简介 5 WuZ n|j'
1.3 光波导介绍 8 @`*YZq>p
1.4 快速入门 8 G` lhvpifG
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 x<7` 109]
2.1 定义MMI耦合器材料 28 VP[!ji9P
2.2 定义布局设置 29 WK)k -A^q
2.3 创建一个MMI耦合器 31 Nl)jQ
2.4 插入input plane 35 x]+KO)I
2.5 运行模拟 39 $"n)C
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 !4.^@^L|\
3 创建一个单弯曲器件 44 OxGCpbh*7o
3.1 定义一个单弯曲器件 44 Wv/5#_
3.2 定义布局设置 45 y] r~v
3.3 创建一个弧形波导 46 @!NHeH=pR
3.4 插入入射面 49 /,%o<Ql9
3.5 选择输出数据文件 53 G.ARu-2's
3.6 运行模拟 54 lc(iy:z@
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 1L
qJ@v0
4 创建一个MMI星形耦合器 60 ly5L-=Xb
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Zo ReyY2
4.2 定义布局设置 61 * G|]5
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 G uc^gq}
4.4 插入输入面 62 /j \TmcnU^
4.5 运行模拟 63 qc"/T16M]
4.6 预览最大值 65 zvC,([
4.7 绘制波导 69 SFNd,(kB*z
4.8 指定输出波导的路径 69 PH &m s
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 V)jhyCL
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 buyz>IC P
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 !7*/lG
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 cU[ pneY
5.1 定义波导材料 75 e1 }0f8%
5.2 定义布局设置 76 HW,55#yG
5.3 创建波导 76 4c@F .I
5.4 修改输入平面 77 $ {eh52)`
5.5 指定波导的路径 78 +mv%z3"j;
5.6 运行模拟 79 h;[Nc j]
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ToM *tXj
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 tV4aUve
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ,dMi+c`ax
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ,OAWGFKOp
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 DTVnQC
6.2 定义布局结构 89 ee ` =B
6.3 绘制并定位波导 91 "g[UX{L
6.4 生成布局脚本 95 ~Nh7C b _
6.5 插入和编辑输入面 97 v]S8!wU
6.6 运行模拟 98 .;6bMP[YA
6.7 修改布局脚本 100 >9|+F [Fc
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 @eU/g![u
7 应用预定义扩散过程 104 pz =Wq4 l
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 -e\56%\~_
7.2 定义布局设置 106 a,9GSKXo1
7.3 设计波导 107 Xq^{P2\w1
7.4 设置模拟参数 108 vLS 6Gb't
7.5 运行模拟 110 }e pN<DL
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 4`]1W,t
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 :\RB ^3;
7.8 添加一个新的轮廓 111 }1 ^.A84a
7.9 创建上方的线性波导 112 .1}(Bywm5
8 各向异性BPM 115 'J$NW
8.1 定义材料 116 . C?g nOq
8.2 创建轮廓 117 \zyGJyy.
8.3 定义布局设置 118 /Vc!N)
8.4 创建线性波导 120 -&tiM
v
8.5 设置模拟参数 121 XE\bZc
8.6 预览介电常数分量 122 4{E =wg^p
8.7 创建输入面 123 4ebGA g ?_
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 SBt:
`,
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 YgDasKFm'
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 8^T$6A[b
9.2 定义布局设置 130 5~QB.m,>
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 R? I3xb
9.4 编辑输入平面 132 @DR&e^Zz
9.5 设置模拟参数 134 $<PVzW,$o
9.6 运行模拟 135 z ZQoY_UI
10 电光调制器 138 z>~3*a9&
10.1 定义电解质材料 139 :{2$X|f
3
10.2 定义电极材料 140 ;'}xD5]
10.3 定义轮廓 141 L Jx
g
10.4 绘制波导 144 Mk;j"Z D F
10.5 绘制电极 147 3iTjM>+>
10.6 静电模拟 149 Mt>DA k
10.7 电光模拟 151 cPSu!u}D
11 折射率(RI)扫描 155 ]W,g>91m
11.1 定义材料和通道 155 8Qh/=Ir
11.2 定义布局设置 157 In2D32"F
11.3 绘制线性波导 160 V>Cf
8 >m
11.4 插入输入面 160 eF@E |kK
11.5 创建脚本 161 P2kZi=0
11.6 运行模拟 163 Yg b#U'|
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 l ?~h_8&fT
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 wd * Jq
12.1 定义材料 165 wwz< c5
12.2 创建参考轮廓 166 sM K/l @7
12.3 定义布局设置 166 3ssio-X
12.4 用户自定义轮廓 167 j? A +qk
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 .Pi67Kj,
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 '`u1,h
13.1 定义材料 173 WjB [e>
13.2 创建钛扩散轮廓 173 ^ 9i^Ci9
13.3 定义晶圆 174 [nrP;
_
13.4 创建器件 175 N INiX(
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 RWE%? `
13.6 定义电极区域 178 .IgQn|N
}y1M0^ M-$
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