《OptiBPM入门教程》
前 言 d,c8ks(
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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。 +i@r-OL
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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。 >E9:3&[F
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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。 Zs(I ]^w;d
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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。 h0=Q .Yz6
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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。 ek ^=Z`
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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 &7}\mnhB
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上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 8@}R_GZc
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目 录 BotGPk><c
1 入门指南 4 *b$8O
1.1 OptiBPM安装及说明 4
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1.2 OptiBPM简介 5 =)2sehU/
1.3 光波导介绍 8 5Oa`1?C1
1.4 快速入门 8 9(\e L9^
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 "<#-#j
2.1 定义MMI耦合器材料 28 tR! !Q
2.2 定义布局设置 29 iEA$`LhO\A
2.3 创建一个MMI耦合器 31 &pL.hM^
2.4 插入input plane 35 $s* nh>@7
2.5 运行模拟 39 )* b
dG'}
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 j[^(<R8
3 创建一个单弯曲器件 44 /|kR=
~
3.1 定义一个单弯曲器件 44 :|Ckr-k"1e
3.2 定义布局设置 45 (O$PJLI
3.3 创建一个弧形波导 46 P
, %IZ.
3.4 插入入射面 49 3y[uH'
3.5 选择输出数据文件 53 e(5 :XH e
3.6 运行模拟 54 ? )Psf/
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 xla64Qld
4 创建一个MMI星形耦合器 60 sQ)D.9\~
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 i42M.M6D $
4.2 定义布局设置 61 n]15 ~GO.
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 _RT JEG
4.4 插入输入面 62 5 6|o6-a^
4.5 运行模拟 63 \),D W)
4.6 预览最大值 65 5- =&4R\k
4.7 绘制波导 69 s_ /a1o
4.8 指定输出波导的路径 69 I 3ZlKI
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 B7*^rbI:X
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 W N5`zD$
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ![>j` i
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ;fdROI
5.1 定义波导材料 75 "
h D6Z
5.2 定义布局设置 76 P,QI-,
5.3 创建波导 76 cl`!A2F1G#
5.4 修改输入平面 77 $N}nO:`t
5.5 指定波导的路径 78 6t,_Xqg*
5.6 运行模拟 79 $jc&Tk#
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 DCv=*=6w
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ]c Or$O*
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 9{ A[n}
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Hv>16W$_
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 cC Ny W2'
6.2 定义布局结构 89 g }%$VUSA
6.3 绘制并定位波导 91 2!}:h5
6.4 生成布局脚本 95 P 2 j"L#%
6.5 插入和编辑输入面 97 dR^7d _!
6.6 运行模拟 98 \\Z{[{OZ
6.7 修改布局脚本 100 4YT d
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 1+{V^) V?
7 应用预定义扩散过程 104 o>#ue<Bc6
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 bXx 2]E227
7.2 定义布局设置 106 GY%2EM(
7.3 设计波导 107 wa)E.(x
7.4 设置模拟参数 108 y3,'1^lA
7.5 运行模拟 110 MnQ4,+ji-
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 +(pFU\&U3H
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 LGau! \
7.8 添加一个新的轮廓 111 pZ IDGy=~
7.9 创建上方的线性波导 112 , sOdc!![
8 各向异性BPM 115 Im<i.a
<`
8.1 定义材料 116 'Avp16zg
8.2 创建轮廓 117 ++d%D9*V<
8.3 定义布局设置 118 .$rt>u,8<
8.4 创建线性波导 120 cl'#nLPz;
8.5 设置模拟参数 121 (FY<% .Pa
8.6 预览介电常数分量 122 kdam]L:9
8.7 创建输入面 123 d:_3V rRZ
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 k* U(ln
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 gdx 2&~
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 W/ \M9
9.2 定义布局设置 130 )J"*[[e
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 3jJd)C R
9.4 编辑输入平面 132 i'\7P-a
9.5 设置模拟参数 134 .*x |TPv{
9.6 运行模拟 135 1 p|h\H
10 电光调制器 138 G<M X94?
10.1 定义电解质材料 139 m|c5X)}-
10.2 定义电极材料 140 ZDhl$m [m
10.3 定义轮廓 141 CZ~%qPwD w
10.4 绘制波导 144 "UVqHW1%K
10.5 绘制电极 147 zYz0R:@n+
10.6 静电模拟 149 #c F ?a5
10.7 电光模拟 151 iVQ)hs W/
11 折射率(RI)扫描 155 G'dN_6ho3
11.1 定义材料和通道 155 8Q*477=I
11.2 定义布局设置 157 $ lC*q
11.3 绘制线性波导 160 .O1Kwu
11.4 插入输入面 160 mZg YR~
11.5 创建脚本 161 |_H{ B+.
11.6 运行模拟 163 jkrv2 `"
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Or2J
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 (9A`[TRwi
12.1 定义材料 165
n;w&} g
12.2 创建参考轮廓 166 [3~mil3rO
12.3 定义布局设置 166 ;LhNz ()b
12.4 用户自定义轮廓 167 U~}cib5W5
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 % z_ L} L
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 rmq^P;At
13.1 定义材料 173 {0ozpE*(
13.2 创建钛扩散轮廓 173 )d^b \On
13.3 定义晶圆 174 h=7eOK]
13.4 创建器件 175 H*H=a
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ;Q}pmBkqB
13.6 定义电极区域 178 -IP 3I
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