OptiBPM 是一套用于設(shè)計復(fù)雜光波導(dǎo)的計算機輔助設(shè)計軟件，他功能強大、用戶友好，可仿真光器件中光信號的傳導(dǎo)、耦合、開關(guān)、分束、復(fù)用和解復(fù)用，讓您在計算機上創(chuàng)建各種光纖波導(dǎo)設(shè)計。

OptiBPM是基于光束傳播法(BPM)，對光通過任何波導(dǎo)介質(zhì)進行仿真，無論是各向同性還是各向異性介質(zhì)。使用OptiBPM用戶可以在考察近場分布的同時驗證發(fā)散場和波導(dǎo)場。

OptiBPM可以提高工程師的工作效率，減少設(shè)計風(fēng)險，并降低與波導(dǎo)器件設(shè)計相關(guān)的整體成本。

OptiBPM可以模擬二維（2D）和三維（3D）波導(dǎo)器件中的光傳播。

2D區(qū)域是：
· X方向（垂直）-橫向
· Z方向（水平）-傳播方向
3D區(qū)域是：
· X方向（垂直）-橫向
· Y方向-深度
· Z方向（水平）-傳播方向
注：模擬器件在橫向尺寸上具有階梯狀的有效折射率分布。

要從真實的3D器件獲取二維器件，要應(yīng)用有效折射率方法。從3D到2D的縮減包含用一維橫截面替換器件的二維橫截面。用一維有效折射率分布代替實際折射率截面。雖然有效折射率法是一種近似解，但它適用于許多器件。BPM 3D提供了階躍折射率波導(dǎo)設(shè)計所需的所有工具。在BPM 3D中，輸入建模數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由折射率分布、起始傳播場和一組數(shù)值參數(shù)組成。折射率分布由項目布局中列出的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)提供。起始場可以是波導(dǎo)模式、高斯場、矩形場或用戶自定義場。起始場和其他模擬參數(shù)在Global Data對話框中指定，該對話框通過Simulation菜單訪問。

數(shù)值模擬

OptiBPM處理環(huán)境包含光束傳播方法（BPM）作為其核心元素，以及與BPM算法兼容的模式求解器。BPM基于控制介電質(zhì)中光傳播的方程的數(shù)值解。BPM考慮單色信號，并與求解亥姆霍茲方程有關(guān)。基于亥姆霍茲方程近似值的傳播模型用于：

· 簡化模擬
· 減小處理時間
· 更好管理計算機內(nèi)存

集成環(huán)境

OptiBPM能將通道波導(dǎo)、光纖和擴散波導(dǎo)組合到同一個設(shè)計模塊中。一個簡易的菜單選項允許對波導(dǎo)在2D和3D間切換。與OptiSystem的聯(lián)合仿真提供了從波導(dǎo)器件仿真到系統(tǒng)仿真的連續(xù)性。能夠和OptiFDTD軟件以及廣泛使用的光線追擊軟件之間進行光場（復(fù)數(shù)場）數(shù)據(jù)傳遞，這樣使得OptiBPM設(shè)計師可以擴展到自由空間光學(xué)元件。

2D BPM

2D BPM模擬器基于Crank-Nicolson的無條件穩(wěn)定有限差分方法算法。您可以根據(jù)設(shè)計自定義以下程序選項：

· 在TE和TM偏振之間進行選擇的算法
· 基于Padé近似，Padé（1,1）和Padé（2,2）到Padé（4,4）的廣角傳播
· 將光場選擇作為波導(dǎo)模式，高斯場，矩形場或用戶自定義場
· 起始場可以有一定的角度
· 參考折射率可以選擇為模態(tài)、平均或用戶定義
· 簡單或完全透明邊界條件（TBC）

3D BPM

全3D模擬器基于：

· 交替方向隱式（ADI）方案
· 標(biāo)量算法
· 在準(zhǔn)TE偏振和準(zhǔn)TM偏振之間可選擇半矢量算法
· 控制兩個橫向場分量的全矢量算法

自動掃描參數(shù)

設(shè)計人員的目標(biāo)是實現(xiàn)最佳的器件性能。要找到最佳條件，通常需要使用不同的設(shè)計參數(shù)重復(fù)模擬。OptiBPM使您能夠執(zhí)行稱為參數(shù)掃描計算的自動循環(huán)計算。軟件按順序命名數(shù)據(jù)文件并保存。

模式求解器

在OptiBPM中，模式求解器與2D和3D BPM算法兼容。求解器采用不同的方法：
· 多層平面結(jié)構(gòu)二維傳遞矩陣法（TMM）
· 3D中的交替方向隱式（ADI）方法
· 2D和3D中的相關(guān)函數(shù)法（CFM）

平面結(jié)構(gòu)的程序基于在層之間的介電界面處解決多個邊界條件。在傳播用戶定義的光場期間，CFM計算輸入場和每個點處的傳播場之間的相關(guān)積分。這產(chǎn)生了波導(dǎo)的場振幅相關(guān)函數(shù)。相關(guān)函數(shù)提供了場的完整模態(tài)描述所需的所有信息，包括：
· 傳播常數(shù)
· 每個模式的權(quán)重
· 模式特征函數(shù)

ADI方法將X和Y導(dǎo)數(shù)分成一個迭代步驟的兩部分。因其快速收斂，故該方法優(yōu)于其他有限差分技術(shù)。ADI方法還提供所有傳播常數(shù)和模式本征函數(shù)。

自動掃描參數(shù)

設(shè)計人員的目標(biāo)是實現(xiàn)最佳的器件性能。要找到最佳條件，通常需要使用不同的設(shè)計參數(shù)重復(fù)模擬。OptiBPM使您能夠執(zhí)行稱為參數(shù)掃描計算的自動循環(huán)計算。軟件按順序命名數(shù)據(jù)文件并保存。

模式求解器

在OptiBPM中，模式求解器與2D和3D BPM算法兼容。求解器采用不同的方法：
· 多層平面結(jié)構(gòu)二維傳遞矩陣法（TMM）
· 3D中的交替方向隱式（ADI）方法
· 2D和3D中的相關(guān)函數(shù)法（CFM）

平面結(jié)構(gòu)的程序基于在層之間的介電界面處解決多個邊界條件。在傳播用戶定義的光場期間，CFM計算輸入場和每個點處的傳播場之間的相關(guān)積分。這產(chǎn)生了波導(dǎo)的場振幅相關(guān)函數(shù)。相關(guān)函數(shù)提供了場的完整模態(tài)描述所需的所有信息，包括：
· 傳播常數(shù)
· 每個模式的權(quán)重
· 模式特征函數(shù)

ADI方法將X和Y導(dǎo)數(shù)分成一個迭代步驟的兩部分。因其快速收斂，故該方法優(yōu)于其他有限差分技術(shù)。ADI方法還提供所有傳播常數(shù)和模式本征函數(shù)。

應(yīng)用

· 晶體管層面光電回路的設(shè)計和仿真，包括從激光驅(qū)動器到跨阻放大器、光互連和電均衡；
· 光電信號的一體化分析，包括帶有誤碼率分析的眼圖。