OptiBPM是一款功能強(qiáng)大，用戶友好的軟件，可讓您在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建各種光纖波導(dǎo)設(shè)計(jì)。光束傳播方法（BPM）是一種逐步模擬光通過任何波導(dǎo)介質(zhì)的方法。集成光學(xué)和光纖中，光場(chǎng)沿著導(dǎo)光結(jié)構(gòu)傳播，OptiBPM可以在任何點(diǎn)查看光場(chǎng)。 用戶可以讓計(jì)算機(jī)模擬觀察光場(chǎng)分布。OptiBPM為布置波導(dǎo)器件提供了簡(jiǎn)便的數(shù)據(jù)輸入。 布局環(huán)境包含稱為基元的波導(dǎo)塊。 您可以輕松設(shè)計(jì)設(shè)備并配置各種模擬。OptiBPM為布置波導(dǎo)器件提供了簡(jiǎn)便的數(shù)據(jù)輸入。布局環(huán)境包含稱為Primitives的波導(dǎo)塊。您可以輕松設(shè)計(jì)器件并配置各種參數(shù)。graphical project layout是一種用戶友好的用于設(shè)計(jì)光子器件的圖形界面。工具欄和菜單選項(xiàng)中提供了設(shè)計(jì)工具。這些工具包括波導(dǎo)基元、編輯和操作工具以及特殊的布局區(qū)域。
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(shí)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(shí)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(jì)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(chǎng)和一組數(shù)值參數(shù)組成。折射率分布由項(xiàng)目布局中列出的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)提供。起始場(chǎng)可以是波導(dǎo)模式、高斯場(chǎng)、矩形場(chǎng)或用戶自定義場(chǎng)。起始場(chǎng)和其他模擬參數(shù)在Global Data對(duì)話框中指定，該對(duì)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(hào)，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(jiǎn)化模擬
減小處理時(shí)間
更好管理計(jì)算機(jī)內(nèi)存
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(jì)自定義以下程序選項(xiàng)：
在TE和TM偏振之間進(jìn)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(chǎng)選擇作為波導(dǎo)模式，高斯場(chǎng)，矩形場(chǎng)或用戶自定義場(chǎng)
起始場(chǎng)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(jiǎn)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(gè)橫向場(chǎng)分量的全矢量算法
自動(dòng)掃描參數(shù)
設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)是實(shí)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(jì)參數(shù)重復(fù)模擬。OptiBPM使您能夠執(zhí)行稱為參數(shù)掃描計(jì)算的自動(dòng)循環(huán)計(jì)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(gè)邊界條件。在傳播用戶定義的光場(chǎng)期間，CFM計(jì)算輸入場(chǎng)和每個(gè)點(diǎn)處的傳播場(chǎng)之間的相關(guān)積分。這產(chǎn)生了波導(dǎo)的場(chǎng)振幅相關(guān)函數(shù)。相關(guān)函數(shù)提供了場(chǎng)的完整模態(tài)描述所需的所有信息，包括：
傳播常數(shù)
每個(gè)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(gè)迭代步驟的兩個(gè)部分。由于其快速收斂，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)。
圖形顯示
OptiBPM具有最先進(jìn)的圖形顯示工具，使您能夠查看，操作和打印場(chǎng)幅度，相位，有效折射率分布和其他計(jì)算數(shù)據(jù)。其功能包括：
顏色高度圖
3D圖形中的實(shí)體建模
添加可自定義的顏色
監(jiān)控窗口允許用戶沿波導(dǎo)選定的多個(gè)路徑查看信號(hào)。
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