Rsoft软件介绍及应用指南
rsoft教程
rsoft教程RSoft（Radiation Soft）是一款用于光学仿真和设计的软件套件。
它提供了一系列的工具和模块，可以用来模拟光波传播、光学元件设计和光学系统优化等。
1. 入门指南RSoft入门指南是一个基于图形用户界面（GUI）的教程，帮助用户快速了解软件的基本功能和操作流程。
在该指南中，你将学习到如何创建项目、导入/导出数据、设置仿真参数等。
同时，你还将学习如何使用RSoft中的工具进行仿真和分析。
2. 无源元件设计无源元件设计在光通信和光电子学中非常重要。
RSoft提供了一些模块，例如FullWAVE和BeamPROP，用于设计和优化无源元件，如波导、光纤和光栅。
在这个教程中，我们将指导你如何使用RSoft的无源元件设计工具，通过改变材料参数、几何形状等来优化特定的元件性能。
3. 光纤传输仿真光纤是光通信中最重要的传输介质之一。
RSoft的MODE和FullWAVE模块可以用来模拟和优化光纤传输系统。
在这个教程中，你将学习到如何建立光纤传输系统的基本模型，如何设置光源和探测器，以及如何分析和优化光纤系统的传输性能。
4. 光栅和光谱分析光栅在光学器件中发挥着重要的作用。
RSoft的GratingMOD 模块可以用来模拟光栅的行为，并通过分析光谱来优化光栅的性能。
在这个教程中，你将学习到如何使用GratingMOD模块建立光栅模型，如何设置光源和探测器，以及如何分析光栅的反射率、透射率等性能指标。
5. 集成光学设计集成光学器件由多个光学元件组成，如波导、偏振器和光调制器等。
RSoft的BeamPROP模块可以用来模拟和优化集成光学器件。
在这个教程中，你将学习到如何建立集成光学器件的基本模型，如何设置光源和探测器，以及如何分析和优化集成光学器件的性能。
希望这些教程对你学习和使用RSoft软件有所帮助！。
Rsoft软件(BPM,光束传播法模拟)中文课件(5.6光纤模式转换器)江苏大学陈明阳教授编写 2018最新版
总结
1.高阶模的监视器设置 2.重叠区波导折射率确定（通过优先级来改变
重叠区折射率值，谁高[优先级]取谁[折射率差] ）
江苏大学陈明阳
2. M.-Y. Chen, G.-D. Cao, Y.-Q. Tong, and L. Wang, "High-order mode conversion based on adiabatical mode evolution for mode division multiplexing applications," Applied Optics 56, 5125-5130 (2017).
倒树结构模场转换效果图
江苏大学陈明阳
模分复用器/解复用器
辅助纤芯6
选取辅助纤芯6的折射率差为0.0063 ，为了实现从单芯端面输入LP21b时 ，能从辅助纤芯6输出
辅助纤芯5
辅助纤芯5选取折射率差为 0.0083，为了实现从单芯端 面输入LP11b时，能从辅助纤
芯5输出辅。 助纤芯1-4
第一类辅助纤芯选取折射率差为 0.0095，该结构能够实现从LP01、 LP11a、 LP21a、 LP02模式的依次输出 。
模式复用器成为模 分复用系统通信性 能优劣的关键性因 素。江苏 Nhomakorabea学陈明阳
光纤模式转换器设计
建模
35um
L=80mm 20um
Rsoft软件示例
模型结构图
江苏大学陈明阳
1 模式转换器的功能设想
能够实现模式从低阶到高阶的转换 以及模式从高阶到低阶的转换
LP21b
LP11a
RSoft 介绍
RSoft CADRSoft CAD 为美国RSoft Design Group, Inc. 所开发，RSoft CAD 是RSoft 被动组件仿真软件BeamPROP、FullWAVE、BandSOLVE、GratingMOD、DiffractMOD、FemSIM 与ModePROP 的核心程序，它可让用户设计绘制波导组件、光路与其它光子组件，并定义被动组件的材料特性(material properties) 与结构几何(structural geometry)。
软件优势极具弹性的设计环境，可虚拟产生任何结构几何。
RSoft 被动组件仿真软件的必备设计环境。
提供RSoft 被动组件仿真软件单一的设计平台，不必针对不同算法转换结构几何。
方便操作的接口，可良好地控制绘制与仿真组件。
对象导向设计布图功能可让用户设计绘制光子组件与光路- 它可透过鼠标轻易地由工具列选取: 直、渐变(tapered)、弧形(curved)、透镜(lenses) 与多边形(polygons) 等组件。
除了标准对象外，RSoft CAD 更允许用户输入数学式或数据文件来自订组件结构几何。
组件位置可直接指定或透过偏移(offsets) 功能来定义与其它组件的相对位置。
可随时选取、移动、缩放、删除或重新插入一或多个组件。
此一独特的设计功能提供用户极大的系统设计弹性。
点选鼠标右键即可设定每个独立组件的相关特性，例如，结构几何参数、材料折射率分布的类型与数值等光学特性。
再者，每个组件的相关参数(例如: 位置、坐标、宽度与折射率) 皆可透过包含用户自定变量的数学式来定义; 而不只是单纯的常数。
用户可透过公式轻易地修改定义组件的角度，或只针对整体光路修改单一变量; 而不必个别调整结构的各个部份。
软件功能可检视X、Y、Z 轴向结构图之3D 编辑选项。
可同时显示X、Y、Z 不同轴向组合与可旋转之3D 立体结构图。
对象导向设计环境。
可绘制复杂组件结构之阶层式布局功能。
Rsoft软件(BPM,光束传播法模拟)中文课件(第四章 光束传播法基础 )江苏大学陈明阳教授编写 2018最新版
光通信器件设计第四章光束传播法基础江苏大学光电信息科学与工程系陈明阳2018.92.常用电磁场数值方法简介（1）有限差分法(频域有限差分法)⏹有限差分法是利用划分网格的方法将定解区域离散化为网格离散节点的集合，然后基于差分原理，以各离散点上函数的差商来近似替代该点上的偏导数，这样待求的偏微分方程定解问题可转化为一组相应的差分方程的问题。
⏹根据差分方程组，解出各离散点上的待求函数值，即为所求定解问题的离散解。
方法特点⏹原理: 偏导→差分⏹方法特点：原理简单、通用性好；对复杂结构，计算量大(矩阵运算)。
(频域分析)⏹适用范围：计算光波导的模式求解。
⏹现状：适用于较简单结构的分析。
但有限差分(偏导→差分)原理被广泛应用于各种数值计算(2) 有限元法⏹有限元法是以变分原理为基础，把所要求解的微分方程转化为相应的变分问题，即泛函求极值问题。
⏹将分析的区域划分为很多三角形(每个三角形成为一个基元)，每个基元内的场用多项式来表达，然后加入不同基元间场的连续条件，就可得到整个横截面的场分布。
网格化单元示例：⏹现状：功能最强大的数值方法之一。
特别是上世纪90年代出现的矢量有限元方法，完全解决了有限元方法出现的伪解问题，大大降低了有限元法的后处理过程。
⏹发展：有限元光束传播法。
⏹软件：COMSOL MULTIPHYSICS⏹时域有限差分法由K.S.Yee于1966年首先提出，此后经过众多学者的努力，使之不断完善，现已比较成熟。
⏹计算过程为：设置初始场，然后依时间步推进计算，并在每一时间步交替地计算每一离散点的电场和磁场。
应用范围⏹这种方法已被成功地应用于分析Y型波导及S 型弯曲波导中的光波传输，且对损耗的计算也得到了准确的结果；FD-BPM还被用于分析条形波导、三维弯曲波导、二阶非线性效应以及有源器件。
⏹频域分析方面，同样可采用光束传播法进行分析：即虚轴光束传播法或基于相关函数法的光束传播法。
⏹方法特点⏹BPM与FDTD的区别：FDTD每次都要同时计算整个波导的模场，而BPM只算一个面。
Rsoft实用操作
5 弯曲波导模拟
• 波导弯曲时导致的传输损耗,可通过软件模 拟,采用模式求解法得到。
• 最常应用于光纤的弯曲损耗模拟
例：模拟光纤在不同弯曲半径下的 传输损耗
波导结构:
弯曲半径的设置
弯曲半径的设置
模拟波导弯曲
弯曲半径设置（单位微米）
弯曲半径为10mm的石英光纤
弯曲半径为10mm的石英光纤
弯曲半径为10mm的石英光纤
石英光纤应力系数
采用相关函数法计算
弯曲半径为20mm
弯曲半径为5mm
6 模场直径计算
• 例：获得通道型波导的模场直径（面积）
Propgation(传输)计算
相关函数法结果
相关函数法监视结果
迭代法结果
其它常用操作
• 1 拷贝图形
Metafile(图元)格式
0.5
0.4
Monitor Output
0.3
0.2
0.1
0.0
1
23Biblioteka 4567
8
9 10
sita
Bitmap(位图)格式
说明
• Metafile(图元)格式：适用于曲线图形 • Bitmap(位图)格式：通用
2 对数(分贝) 表示
• 对于频域（反映波导输出结果与波长关系） 的分析,一般用分贝显示结果
例：耦合器分析
单个计算结果
计算波导输出与波长的关系曲线
计算结果
蓝线：左侧波导 绿线：右侧波导
对数（分贝dB）显示
蓝线：左侧波导 绿线：右侧波导
3 场分布显示格式调整
4 显示比例调整
锁定显示比例 (自定义显示比例)
显示比例(纵/横比)
调整显示比例为1:1
结果显示
Rsoft软件说明介绍和使用
目录Rsoft简介 (3)Chapter 7 Tutorials 第七章教程 (5)Tutorial 1: Ring Resonator 教程1：环形共振器 (5)Device Layout: 器件结构： (5)Defining Variables 定义变量 (6)Drawing the Structure 画器件结构图 (6)Checking the Index Profile 核对折射率分布 (9)Adding Time Monitors 添加时间监视（探测）器 (10)Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发 (12)Launch Field 激发场 (12)Wavelength/Frequency Spectrum 波长/频率光谱 (12)Increasing the Resolution of the FFT 提高FFT的分辨率 (14)Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 (16)Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 (17)Lattice layout 晶格布局 (17)Base Lattice Generation 基准晶格的创建 (17)Lattice Customization 定制晶格 (18)Checking the Index Profile 核对折射率分布 (18)Inserting Time Monitors 插入时间监视器 (19)Launch Set Up 激发场设置 (20)Simulation 模拟 (21)Data Analysis 数据分析 (22)Switching Polarization 改变偏振为TM模 (23)Periodic Boundary Condition Set Up (24)Tutorial 3: PBG Crystal: Tee Structure 教程 3：PBG晶体： T型结构 (24)Tutorial 4: PBG Crystal: Defect Mode 教程四：PBG 晶体：缺陷模型 (24)Rsoft简介包括BeamPROP、FullWAVE、BandSOLVE、GratingMOD、DiffractMOD、FemSIM, 以及MOST软件。
Rsoft教程软件第3章
1 BeamProp基本计算步骤
(1)Global Setting Dialog设置
江苏大学陈明阳
江苏大学陈明阳
(2) 光路排布(包括变量设置)
江苏)设置初始场参数
江苏大学陈明阳
(5)设置计算参数
江苏大学陈明阳
(6)查看结果
Gaussian:高斯场
f
(x,
y,
z0
)
e
x2 a2
e
y2 b2
Rectangle:矩形场
江苏大学陈明阳
• MultiMode 初始场由多个等能量的模式场所组成
江苏大学陈明阳
• 初始场不倾斜
江苏大学陈明阳
• 初始场倾斜
江苏大学陈明阳
路径
背景折射率和波导折射率差 用于计算Slab or Fiber Mode 输入场向XZ面或YZ面的倾斜角
波导的宽度和高度
输入场的中心位置
江苏大学陈明阳
例:光纤连接损耗分析
江苏大学陈明阳
江苏大学陈明阳
初始场设置
江苏大学陈明阳
江苏大学陈明阳
江苏大学陈明阳
江苏大学陈明阳
• Guass
江苏大学陈明阳
3 运行设置
• 设置计算区域，计算步长 • 显示模式 • 显示参数及输出文件设置
江苏大学陈明阳
江苏大学陈明阳
江苏大学陈明阳
• LP21
江苏大学陈明阳
江苏大学陈明阳
File:将文件中相应的场作为初始场
Computed Mode:首先计算得到波导的模式,然后将得到 的模式场作为初始场
Slab Mode: 以平板波导的模式场作为初始场(二维)
Fiber Mode: 以圆波导(光纤)的模式场作为初始场(三维)
RSoft软件许可协议和说明说明书
Obtaining RSoft Software and License Key Files Optical Solutions GroupMarch 2016Copyright Notice and Proprietary InformationCopyright © 2015 Synopsys, Inc. All rights reserved. This software and documentation contain confidential and proprietary information that is the property of Synopsys, Inc. The software and documentation are furnished under a license agreement and may be used or copied only in accordance with the terms of the license agreement. No part of the software and documentation may be reproduced, transmitted, or translated, in any form or by any means, electronic, mechanical, manual, optical, or otherwise, without prior written permission of Synopsys, Inc., or as expressly provided by the license agreement.Right to Copy DocumentationThe license agreement with Synopsys permits licensee to make copies of the documentation for its internal use only. Each copy shall include all copyrights, trademarks, service marks, and proprietary rights notices, if any. Licensee must assign sequential numbers to all copies. These copies shall contain the following legend on the cover page:“This document is duplicated with the permission of Syn opsys, Inc., for the exclusive use of______________________________ and its employees. This is copy number __________.”Destination Control StatementAll technical data contained in this publication is subject to the export control laws of the United States of America. Disclosure to nationals of other countries contrary to United States law is prohibited. It is the reader’s responsibility to determine the applicable re gulations and to comply with them.DisclaimerSYNOPSYS, INC., AND ITS LICENSORS MAKE NO WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, WITH REGARD TO THIS MATERIAL, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.TrademarksSynopsys’ company and certain product names are trademarks of Synopsys, as set forth at:/Company/Pages/Trademarks.aspx. All other product or company names may be trademarks of their respective owners.Table of ContentsIntroduction (1)Signing Up for a SolvNet Account (1)Downloading RSoft Products from SolvNet (2)Using SmartKeys to Download License Key Files (4)Installing RSoft Software (5)Ordering Tangible Media (CDs) (6)IntroductionCustomers in Direct-Sales regions (USA and some other countries) who have purchased copies of the RSoft software from Synopsys can download installation files and License Key files from the Synopsys SolvNet web site. Customers in Distributor-Sales regions (see for a complete list of distributors for the RSoft products) should contact their Distributor for access to these items.Signing Up for a SolvNet Account1.Go to and click the Sign Up Now button.2.Click the Sign Up for an Account button.3. A corporate email address is required to register for SolvNet. For example, an address like************************* is valid, whereas public-domain email addresses such as ******************* or ******************* cannot be used. Note that Synopsys has changed the SolvNet access policy for Universities, contact ************************** if you need assistance.4.During the registration process, you will need to enter your company’s Site ID. If you do notknow your Site ID, email ************************ to request it. Be sure to include your company name and address in your email request.5.After you submit your information, you will receive a confirmation email from SolvNetwithin 24 hours with instructions for completing the registration process.Downloading RSoft Products from SolvNet1.Log into SolvNet () using your SolvNet account.2.From the SolvNet homepage, click the Downloads tab.3.The list of Synopsys products displayed will contain all the products currently licensed atyour organization’s location. Select the product you wish to download.4.Select the version of the product that you would like to download.5.Click the Download Here button. Note that you can Sign Up to receive automaticnotifications from SolvNet when new versions of this Synopsys product are released.6.Read and click the Yes, I Agree to the Above Terms for Synopsys’ Electronic SoftwareTransfer (EST).7.Look through the list of files and use the Download button(s) to download the files that youneed. For some of the RSoft products, both Windows and Linux versions will be shown for download. You will only be able to use the Linux version if you are licensed for it separately.If needed, you can also download the latest copy of the RSoft Installation Guide.8.You should go back to Step 3 in this section and repeat Steps 3-7 for any other products thatyou need to install:∙Windows Installations: You will need to download only the RSoft component or system installers. The required Synopsys Common Licensing (SCL) installer isincluded in the RSoft installer.∙Linux Installations: You will need to download the RSoft component or system installers, Synopsys Common Licensing (SCL), and the Synopsys Installer.See the RSoft Installation Guide for a complete list of installation requirements.Using SmartKeys to Download License Key Files A License Key File is a file that contains licensing information that corresponds to your RSoft license. The SmartKeys web interface on Synopsys’ SolvNet website can be used to obtain license key files:1.Go to the SmartKeys page on SolvNet (/SmartKeys). You can also getthere by going to the SolvNet Downloads page and clicking the SmartKeys link in the lower right column.2.On the SmartKeys page, click the Key Retrieval link.3.If you would like to download license key files for all Synopsys products licensed at yoursite, simply click the Retrieve Licenses button. If you want to obtain a license key file for a specific Host ID, enter the Host ID and then click Retrieve Licenses.4.You will receive a separate email for each Host ID you have requested. Save this file to aconvenient location on your computer for use during the RSoft product installation.Installing RSoft SoftwareThe basic installation instructions are:∙Windows Installations: run the RSoft installer as administrator. It will guide you through the installation process. Additional details can be found in the RSoft Installation Guide.∙Linux Installations: See the RSoft Installation Guide for complete instructions.The RSoft Installation Guide can be downloaded from SolvNet or, after installation, can be found at <rsoft_dir>\docs\install.pdf where <rsoft_dir> is the RSoft installation directory (C:\RSoft) by default.Ordering Tangible Media (CDs)If needed, you can order installation CDs for your Synopsys’ Products from SolvNet:1.From the SolvNet homepage, click the Downloads tab.2.Click the MediaCenter link in the lower right corner of the download page.3.Select the Synopsys Tools that you would like included on the CD. If you have a Linuxlicense, be sure to include Synopsys Common Licensing (SCL) and the Synopsys Installer since it is required for installing on Linux.plete the Ship-to Address information. Items in bold are mandatory. Click Continue.5.Review the shipping request click Place Order to complete the CD order.7 Obtaining RSoft Software and License Key Files。
Synopsys RSoft光学解决方案产品应用说明书
RSoft Product Applications Complete design solutions for photonic components, circuits and systemsRSoft Photonic Design Software ApplicationsSynopsys’ RSoft™ products are used to design and simulate optical telecommunication devices and systems, optical components and nano-scale photonic structures. RSoft products offer accurate, advanced features to help you deliver great photonic products to market faster, from fiber optic networks and semiconductor lithography equipment to silicon optical chips and LEDs.Within the physical layer, the Photonic Component Design Suite enables you to design and simulate both passive and active photonic devices for optoelectronic components and subsystems.The Photonic System Design Suite enables you to design and simulate current and next-generation optical communication systems and photonic integrated circuits (PICs) at the signal propagation level.The following pages provide examples of RSoft product applications along with key design and analysis capabilities.PHOTONIC COMPONENT DESIGN SUITEDiffractive Optical Element (DOE) Design• DiffractMOD™ and FullWAVE toolsPHOTONIC COMPONENT DESIGN SUITE Optoelectronic DesignPHOTONIC COMPONENT DESIGN SUITE VCSEL Design• LaserMOD™ toolPHOTONIC SYSTEM DESIGN SUITELong-Haul Transmission• OptSim toolPHOTONIC SYSTEM DESIGN SUITEData Center Interconnects (DCIs) and On-Board Optics • OptSim toolPHOTONIC SYSTEM DESIGN SUITE Silicon PhotonicsPHOTONIC SYSTEM DESIGN SUITE Multimode Fiber Links • ModeSYS toolSee More RSoft Application Examples and Case StudiesMany more RSoft application examples and case studies are available at /optical-solutions/rsoft/rsoft-product-applications.html.Try the RSoft ToolsFor more information or to start your free 30-day evaluation, contact Synopsys’ Optical Solutions Group at (626) 795-9101, visit synopsys. com/optical-solutions/rsoft or send an email to *******************.©2018 Synopsys, Inc. All rights reserved. Synopsys is a trademark of Synopsys, Inc. in the United States and other countries. A list of Synopsys trademarks isavailable at /copyright.html . All other names mentioned herein are trademarks or registered trademarks of their respective owners.。
Rsoft指导
Rsoft软件使用说明洪建勋本说明主要讲解Rsoft软件中Beamprop和Fullwave模块的使用，Beamprop是采用光束传播法来仿真的，Fullwave是采用时域有限差分法来仿真的。
具体的算法理论这里不做详细的讲解，可以参考相关的书籍，特别是时域有限差分法，相关的书籍很多。
Beamprop和Fullwave模块在同一个环境中运行，因此CAD画图方法基本是一样的。
本说明不能成为一个完整的教材，因此这里只对软件做简单的说明，不能面面俱到，描述也尽量简洁，不够清晰之处请结合实际操作理解。
本软件也不能对光电子器件的工作原理和设计方法进行讲解，这方面的知识需要参考其他的资料。
1.Rsoft软件安装及界面介绍1.1 安装安装完成之后将"bin" 和 'lincenses'文件夹拷贝到安装目录下，覆盖原来的文件夹。
1.2界面介绍运行软件之后显示如下包括菜单和快捷按钮，菜单和一般软件的布局功能相似，应该很好理解，说明如下。
File：新建、打开、保存、打印、输出GDS2等格式文件。
Edit：复制、粘贴、剪切、旋转、转换成多边形、平坦化。
View：全局视图、放大、缩小。
Option：选项设置、全局设置。
Run：计算快捷按钮介绍如下。
包括基本操作按钮、画图按钮、数据查看与仿真按钮。
下图标注了一些常用的按钮的名称，其他的按钮或是相关的设置很少用到，一般选默认。
1.3坐标系界面中显示的是X和Z坐标，Y坐标垂直于界面，由里指向外。
二维时，y向无穷大，不需要设置y坐标。
2 CAD画图两个模块的画图方法是一样的，这里，以BEAmprop为例。
2.1 新建一个文件点击新建出现下图，主要是选择仿真模块，设置全局参数。
这里需要对全局设置进行说明，每次画一个部件，它的各个参数默认取全部设置中的值。
背景折射率是指没有波导的空间的折射率。
折射率之差决定了波导的折射率，比如背景折射率为1，折射率之差为0.01，那么波导部分的折射率为1.01，二维时，高度为零。
Rsoft软件(BPM,光束传播法模拟)中文课件(第1-3章)江苏大学陈明阳教授编写 2018最新版
光通信器件设计江苏大学光电信息科学与工程系陈明阳2018.9主讲教师简历⏹陈明阳，博士，江苏大学教授，光电系系主任，江苏省“青蓝工程”培养对象。
博士论文曾获2006年度全国优秀博士学位论文提名奖，导师为我国集成光学创始人于荣金教授。
香港城市大学电子系访问研究员（2014-2015）。
⏹现为IEEE、OSA会员，中国光学学会高级会员，科技部重点研发计划项目、国家自然科学基金项目等评审专家。
⏹主要从事特种光纤结构设计及光纤技术应用等研究工作。
主持完成国家、省部级和横向课题10多项。
⏹发表论文70余篇，其中基于光束传播法应用方面的论文30多篇。
在Optics Letters、Optics Express、IEEE Photonics TechnologyLetters等国际光学期刊上发表SCI收录论文50余篇，其中SCI二区论文17篇。
论文总计被SCI引用500多次。
⏹获授权发明专利40余项，授权PCT专利（美国发明专利）2项（第一发明人）。
研究成果获省部级科技进步二等奖2项（排名第二和第四）。
主讲教师简历⏹近期光束传播法相关论文：⏹ 1. Investigation on adiabatic mode evolution in a few-modeoptical waveguide. Applied Physics B 2018, 124(5): 88.⏹ 2. Design of mode conversion waveguides based on adiabaticalmode evolution for mode division multiplexing. Applied PhysicsB 2017, 123(10): 256.⏹ 3. Design and optimization of fundamental mode filters based onlong-period fiber gratings.Opt. Fiber Technol.,2016, 30,89-94.⏹ 4. Mode-Selective Characteristics of an Optical Fiber With aHigh-Index Core and a Photonic Bandgap Cladding.2016, 22(2): 1-7.第一章绪论1. 学习内容Rsoft:基于光束传播法、时域有限差分法、传输矩阵法等，用于光波导器件设计和分析的专业软件2. 光器件数值模拟的意义⏹它为光器件研究提供一个低成本的试验空间和合理的实验方案；⏹通过数值模拟，可以进一步理解光波导的基本原理。
Rsoft软件简介和使用教程
RSOFT 使用教程目录Rsoft 简介 ...............................................错误 ! 不决义书签。
Chapter 7 Tutorials第七章教程 . .........................错误 ! 不决义书签。
Tutorial 1: Ring Resonator教程 1：环形共振器 ...........错误 ! 不决义书签。
Device Layout:器件构造： . ...........................错误 ! 不决义书签。
Defining Variables定义变量 . .........................错误 ! 不决义书签。
Drawing the Structure画器件构造图 . ..................错误 ! 不决义书签。
Checking the Index Profile查对折射率散布 ............错误 ! 不决义书签。
Adding Time Monitors增添时间监督（探测）器 ..........错误 ! 不决义书签。
Simulation: Pulsed Excitation模拟：脉冲激发 .............错误 ! 不决义书签。
Launch Field 激发场 . .................................错误 ! 不决义书签。
Wavelength/Frequency Spectrum波长 / 频次光谱 ..........错误 ! 不决义书签。
Increasing the Resolution of the FFT提升 FFT 的分辨率错误 ! 不决义书签。
Simulation: CW Excitation模拟：连续激发 ................错误 ! 不决义书签。
Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice教程2：PBG晶体：四方晶格错误!不决义书签。
rsoft使用手册
rsoft使用手册RSoft是一款功能强大的软件工具，用于光学设备和系统的模拟和优化。
本使用手册将介绍RSoft的基本功能和操作步骤，帮助您快速上手并从中受益。
第一步：安装和启动1.下载RSoft软件包并按照安装向导进行安装。
2.启动RSoft应用程序。
您将看到一个用户界面，其中包含各种工具和选项。
第二步：创建项目1.在RSoft中，点击“新建项目”来创建一个新项目。
2.输入项目名称和相关信息，并选择项目类型（如光纤器件、光通信系统、光栅设计等）。
3.点击“创建”按钮来创建项目。
第三步：模拟和优化1.在项目中，点击“新建模拟”来创建一个新的模拟实例。
2.输入模拟名称和相关参数，如光源、材料属性、光学元件等。
3.选择所需的模拟类型，并设置模拟参数。
4.点击“运行模拟”按钮开始模拟过程。
5.分析模拟结果，并根据需要进行调整和优化。
第四步：结果分析1.在模拟完成后，可以查看和分析模拟结果。
2.使用RSoft提供的绘图工具和数据分析工具，可视化结果并进行统计分析。
3.导出结果数据或生成报告，以便与团队成员共享。
第五步：高级功能RSoft还提供了一系列高级功能，可进一步扩展您的模拟和优化能力。
以下是一些常用的高级功能：1.光纤光栅设计：使用RSoft的光纤光栅设计工具，可设计和优化各种光纤光栅器件，如光纤布拉格光栅。
2.光通信系统模拟：使用RSoft的光通信系统模拟工具，可以模拟和优化光纤通信系统的性能，包括信号传输和调制等。
3.光子集成电路设计：RSoft提供了一套工具，可用于设计和优化光子集成电路的性能和布局。
4.成像和传感器模拟：利用RSoft的成像和传感器模拟工具，可以模拟各种光学成像系统和传感器的性能。
Rsoft软件(BPM,光束传播法模拟)中文课件(实用操作 )江苏大学陈明阳教授编写 2018最新版
光通信器件设计第七章实用操作江苏大学光电信息科学与工程系陈明阳2018.9第七章实用操作 1 拷贝图形Metafile(图元)格式sita 12345678910M o n i t o r O u t p u t 0.00.10.20.30.40.5Bitmap(位图)格式说明Metafile(图元)格式：适用于曲线图形 Bitmap(位图)格式：通用2 对数(分贝) 表示对于频域（反映波导输出结果与波长关系）的分析，一般用分贝显示结果例：耦合器分析单个计算结果计算波导输出与波长的关系曲线计算结果蓝线：左侧波导绿线：右侧波导对数（分贝dB）显示蓝线：左侧波导绿线：右侧波导3 场分布显示格式调整4 显示比例调整锁定显示比例(自定义显示比例)显示比例(纵/横比)调整显示比例为1:1结果显示5 弯曲波导模拟波导弯曲时导致的传输损耗,可通过软件模拟,采用模式求解法得到。
最常应用于光纤的弯曲损耗模拟例：模拟光纤在不同弯曲半径下的传输损耗波导结构:弯曲半径的设置弯曲半径的设置模拟波导弯曲弯曲半径设置（单位微米）弯曲半径为10mm的石英光纤弯曲半径为10mm的石英光纤弯曲半径为10mm的石英光纤石英光纤应力系数采用相关函数法计算弯曲半径为20mm弯曲半径为5mm6 模场直径计算例：获得通道型波导的模场直径（面积）监视器设置为监视其模场的宽度和高度（对于正方形通道波导以及圆波导，两者结果相同，设置监视模场的宽度或高度即可）直接进行计算，不出现监视结果（原因是监视器缺省范围是0-1）。
rsoft使用手册
rsoft使用手册欢迎使用rsoft! rsoft是一款功能强大的软件，旨在提供高效、稳定的计算与模拟环境。
本使用手册将为您介绍rsoft的基本操作和常用功能，帮助您快速上手和利用其优势进行工作。
1. 安装与启动首先，确保您已从官方网站下载最新版的rsoft安装程序。
双击安装程序并按照提示完成安装过程。
安装完成后，您可以在开始菜单中找到rsoft图标，单击启动程序。
2. 界面概览当您成功启动rsoft后，将会看到主界面。
主界面由多个工具栏和面板组成，以帮助您进行各种操作和查看结果。
以下是主要的界面组件：- 菜单栏：包含各种操作命令和设置选项。
- 工具栏：提供常用的操作按钮，方便您快速访问功能。
- 绘图窗口：用于显示图形结果和仿真器的输出。
- 数据面板：显示当前数据的信息和参数设置。
- 日志窗口：记录程序的运行信息和警告/错误消息。
3. 创建和编辑工程在rsoft中，您可以创建新的工程或者打开已有的工程。
要创建新的工程，请依次选择菜单中的“文件”->“新建工程”，然后根据提示输入工程的名称和相关参数。
如果要打开已有工程，选择“文件”->“打开工程”，然后导航到工程所在的目录并选择相应的文件。
4. 添加组件与设置参数一旦您创建或打开了工程，您就可以开始添加组件并设置参数了。
rsoft提供了各种组件库，如光纤、光波导、滤波器等。
您可以从库中拖放组件到绘图窗口中，并通过双击打开组件设置面板来调整参数。
5. 运行仿真完成组件的添加和参数设置后，您可以点击工具栏上的“运行”按钮来启动仿真。
rsoft将根据您设置的参数进行计算，并在绘图窗口中显示结果。
您可以选择不同的仿真器和算法来优化计算速度和效果。
6. 分析结果仿真完成后，您可以通过绘图窗口和数据面板来分析结果。
绘图窗口可以显示光场分布、功率传输等信息，而数据面板则提供了更详细的参数和模拟数据。
您可以使用图形工具进行数据的处理和导出，以满足不同的需求。
RSoft 仿真软件指导书
RSoft 仿真软件指导书RSoft是一款非常实用的光波导仿真软件。
其中包含了BPM,FDTD,FEM等多种算法，使得它能够适用于各种不同要求场合。
本课程主要使用RSoft算法集中的BPM算法对光波导和简单光波导器件进行仿真计算，从而对光在波导中的传输有一定得了解。
一、软件CAD界面：下载网站上的压缩包，解压缩后运行C:\Program Files\RSoft\bin文件夹中的bcadw32.exe，即出现如下图所示的CAD界面。
此界面是定义波导结构和下一步计算的前提。
二、单根波导的仿真：在软件中，点击左上角的”New Circuit”按钮，如图所示。
点击后弹出基本设置对话框，波导的一些基本特性参数需要在此设定。
我们模拟目前光通信系统中应用最为广泛的掩埋型二氧化硅波导（channel型）。
波导横截面的尺寸结构为6um*6um，芯层折射率为1.465，包层折射率为1.455（包层和芯层的折射率差为0.01），通信波长为1.55um。
基本参数的设定如下图所示（注意，软件中关于长度的单位均为um）：设置完毕后点击”OK”，进入CAD界面。
首先画一根直波导。
点击”Segment mode”（新建文件时默认就是此模式），如上图红圈所示。
之后在空白的CAD窗口中某一处单击鼠标左键，在任意另一处再单击左键，即可画出一条波导，如下图所示。
到目前为止，画出的波导是任意的，我们还需要对它进行设置，满足我们设计的要求。
将鼠标移动至波导上（红色区域上），再单击鼠标右键，会弹出波导的设置菜单。
由于我们只需要仿真普通的直波导，所以大部分设置保持默认即可。
主要需要调整波导的位置。
在RSoft 软件中，波导位置是由首尾两个坐标确定的，并且BPM计算的光是只沿着z轴传播（即竖直方向），这个是需要特别注意的。
具体设置见下图。
设置完毕单击”OK”，就可以在CAD界面看到修改后的，沿着z轴、长度为1000um的波导（俯视图）。
单单如此还不够，我们还需要设置光源的特性和观察的路径。
rsoft软件简介_FullWave_BeamProePPT幻灯片
97
全局设置(打开初始对话框) 变量表
初始场设置 多层波导编辑框
监视路径设置
监视器设置
98
运行程序 计算波导折射率 模式求解
参数扫描
99
四 变量表
主要功能: • 1.改变内建变量的值 • 2.创建新变量
100
101
常用内建变量
alpha: 波导折射率虚部
background_index: 背景折
15
• 14 每个部件的属性都可以通过点击鼠标的 右键来获得，参数包括形状信息如是锥形 还是曲线的，其类型和大小；光特性信息， 诸如折射率类型和数值。这种基于目标设 计的输入模式非常自然和灵活。每一个波 导组成部分的参数（如：位置坐标、宽度、 折射率）能由用户指定的算术表达式来定 义，甚至可以是一个常数。
Optiwave 软件及应用
陈明阳 2007.9
1
第一章 绪论
1. 学习内容 基于光束传播法，用于光波导器件设计和 分析的一个软件
2. 光器件数值模拟的意义 • 它为光器件研究提供一个低成本的试验空
间和合理的实验方案； • 通过数值模拟，可以进一步理解光波导的
基本原理。
2
光束传播法(Beam Propagation Method，简写BPM)
12
(2) FullWAVE
• 是一个高度集成的应用于复杂的光电元件 模拟设计分析软件。
• 它使用有限时域差分分析法（finitedifference time-domain, FDTD）分析一 般光束传播法和其他软件包所无法建模分 析的光电元件，例如：光子带隙、环状共 振器等。
• 主控程序是BeamPROP的完整的CAD 绘 图系统, 用来设计光波导元件和光路。
Rsoft简介
1．波束传播法介绍波束传播法是常用的设计和模拟波导传输特性的方法。
波束传播法求解时需要两个基本的已知条件，即波导结构的折射率分布和波导输入端的输入光波的场分布(,,)n x y z 和(,,)u x y z 。
用该算法对确定的波导传输进行数值模拟计算时还需要已知以下输入变量：(1)计算区域{min max (,)}x x x ∈ {min max (,)}y y y ∈，和{min max (,)}z z z ∈(2)横向栅格尺寸Δx 和Δy ；(3)纵向步进Δz 。
在标量近似的情况下，波导中的光波可用表征单色光波的亥姆霍兹方程表示：()2222222,,0k x y z x y z θθθθ∂∂∂+++=∂∂∂ (1) 这里标量电场被表示为(),,,(,,)twt E x y z t x y z e θ−=式 (1)中0(,,)(,,)k x y z k n x y z =表示空间相关的波数，其中02/k πλ=表示自由空间的波数，(),,n x y z 表示波导的折射率分布。
除了标量假设外，式 (10 )是精确的。
在通常的波导传输中，光场φ沿波导光轴传输时变化最快的变量是相位。
设光是沿波导的Z 轴传输，为了便于分析迅速变化的相位变量，通过下式引入一个所谓的慢变化场u ，_(,,)(,,)t kz x y z u x y z e θ= (2) 式中k 是表征场φ中的平均相位变化的一个常数，它被称为参考波数。
利用参考波数可以由__0k k n =表征出参考折射率n ，其中0k 表示真空中的波数。
把式 (2)代入亥姆霍兹方程 ( 1) 可以得到表征慢变化场u 的方程： 2222__2222220u u u u i k k k u z z x y ⎛⎞∂∂∂∂++++−=⎜⎟∂∂∂∂⎝⎠ (3) 上式除了用慢变场用u 表示外，其意义完全等效于精确的亥姆霍兹方程。
设场u 随z 的变化非常慢，以致式 (3)中的第一项相对于第二项而言可以忽略。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
的波导切片容易在工具栏中选择，用鼠标即将其 填加到绘图当中。 • 12 位置坐标也可直接设定：设定绝对坐标值或 通过设定与任何其他光波导器件的位移和角度。 • 13 任何时候，一个或几个组件可能被选择、移 动、比例放大或缩小、删除或重新插入。我们独 特的设计方法来自于一个非常灵活的系统，在这 里任何合理的愿望都可以实现，如：后置、空间 变化等。
脊型、多层波导、用户自定义形式 • 5 用户可以自定义：波导两端的位置、宽
度、高度和沿传播轴方向的折射率
• 6 每个部件都有它自己的属性设置，通过点 击鼠标右键可以得到相应的对话框。参数 包括形状信息（锥形的，弯曲的，及其数 值）、光学特性（折射率类型和数值）。 这种基于目标（面向对象）的输入模式非 常自然和灵活。
功能及特点
• 1.可画任意晶体结构设计的绘图工具
• 2.任意的段定位使结构绘图非常灵活
• 3.使用BeamPROP的CAD界面：特别为设计光 路设计的完整、用户界面友好的CAD系统
• 4.为灵活设计采取自然的、基于目标的输入模式： 用户可编程的快速参数变更
• 5.二维波导结构: 直线型的、锥型的、曲线型的、 Y型分枝的、透镜、多边形的
Optiwave 软件及应用
第一章 绪论
1. 学习内容 基于光束传播法，用于光波导器件设计和 分析的一个软件
2. 光器件数值模拟的意义 • 它为光器件研究提供一个低成本的试验空
间和合理的实验方案； • 通过数值模拟，可以进一步理解光波导的
基本原理。
光束传播法(Beam Propagation
Method，简写BPM)
• 光束传播法是目前光波导器件研究与设计领域最流行的方 法之一，其基本思想是在给定初始场的前提下，一步一步 地计算出各个传播截面上的场。
• 光束传播法最早是由M.D.Feit等人于1978年研究光场及大 气激光束传播时提出的。最早的BPM是以快速傅里叶变换 (Fast-Fourier Transform，称FFT)为数学手段实现的，称 为FFT-BPM。
• 6.三维波导结构 : 光纤、通道、扩散形的、脊形 的，多层波导和用户自定义波导结构
• 7.用户自定义的锥形波的位置、宽度、高度和沿 传播轴方向的折射率
• 8.用户自定义折射率特性，转换为传播轴方向的 折射率
• 9.为生成掩模的多层波导绘图 • 10.自动生成掩模文件，格式有：Auto CAD的
• 此软件使用先进的有限差分光束传播法 (finitedifference beam propagation method, FDBPM)来模拟分析光学器件。用户界面友好，分 析和设计光学器件轻松方便。
• 其主程序为一套完善的用于设计光波导元 件和光路CAD的设计系统，且可控制相关 的模拟参数，如：数值参数、输入场以及 各种显示、分析功能选项。
• 7 波导部件的每个参数（如：位置坐标、 宽度、折射率）能由算术表达式指定，包 括用户自定义变量，或者是一个常数。
• 8 当制图和设计完成时，波导光路输出， 作为掩模的模版。
二. BeamPROP的特点：
• 1在全三维快速计算中使用的是ADI（alternating direction implicit）算法。
• 世界上有近千家光通信生产企业、科研院所在使 用RSOFT的软件从事设计和规划工作。RSOFT 设计集团在软件的开发与销售上都取得了令人瞩 目的成功,创下了多项世界第一。
江苏大学陈明阳
7 Rsoft 无源器件设计套装
• BeamPROP ：基于光束传播法的光波导设计软 件
• FullWAVE ：基于时域有限差分法的光波导设计 软件
4 注意事项 • 入手简单、精通较难 • 理论与实践相结合 • 注重结果分析
5 RSOFT 软件综述
• 美国RSOFT设计集团公司是一家世界著名的光通 信模拟设计和仿真软件开发商,也是世界上唯一一 家提供一系列涵盖器件、系统到网络层模拟设计 软件服务的公司，产品广泛应用于光器件、光通 信系统、宽带网中的城域网、长距离传输设备以 及接入设备的设计与开发上。
• 另一程序为模拟程序，它可以在主程序内 或独立执行模拟分析工作，以图形方式显 示场的特性以及用户感兴趣的各种数值特 性。
一. CAD系统的功能特点：
• 1 变量表的设置给设计带来了很大的灵活 性。
• 2 用户可编程功能适应于快速的参数变化。 • 3 2D结构包括：线性的、锥形的、曲线的、
Y形分支波导、透镜和多边形 • 4 3D结构包括：光纤、通道(矩形)、扩散、
(2) FullWAVE
• 是一个高度集成的应用于复杂的光电元件 模拟设计分析软件。
• 它使用有限时域差分分析法（finitedifference time-domain, FDTD）分析一 般光束传播法和其他软件包所无法建模分 析的光电元件，例如：光子带隙、环状共 振器等。
• 主控程序是BeamPROP的完整的CAD 绘 Байду номын сангаас系统, 用来设计光波导元件和光路。
• BandSOLVE：光子晶体分析设计软件 • DiffractMOD： 衍射光学结构器件分析设计软件 • GratingMOD： 光栅分析设计软件 • LaserMOD：LaserMOD是用于仿真半导体激光
器性能的模拟分析软件
江苏大学陈明阳
BeamPROP
• 是一个高度集成了计算机辅助设计和模拟仿真 的专业软件，专用于设计集成光学波导元件和 光路。此软件由美国RSOFT公司出品，1994年 投入市场，被大学及产业公司的开发设计人员 广泛使用。
• D.Yevick等人于1989年提出了一种新方法—有限差分光束 传播法FD-BPM，用差分的方法将横截面上的场离散化。
• FD-BPM还被广泛用于分析光在各种无源波导器件、具有 二阶非线性效应的波导以及有源器件的传输。
3. 学习重点 • 学习使用本软件； • 掌握学习专业软件的方法；
• 学习将已有专业知识应用于波导设计的方 法和技巧；
• 2 采用透明的边界条件。 • 3 通过多级的PADE技术进行宽角度传播。 • 4 边界配置进行动态选择 • 5 计算模式的传播常数和场 • 6 自动的远场计算 • 7 综合计算因电极或热效应产生的折射率扰动。 • 8 用于分析的用户自定义的光路径和监视器 • 9 集成的、实时的分析和图形显示 • 10 多种参数缺省值的智能选择 • 11 用于优化设计的自动参数扫描