Rsoft软件介绍及应用指南
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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。
• 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。
• 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、
• 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。
• 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
DXF格式、GDS-Ⅱ的CAD格式 • 11 基本的波导元件象直线的、锥形的、Y形分岔
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。
• 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
功能及特点
• 1Leabharlann Baidu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
• 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
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)
• 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。
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。
(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。
• 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；
• 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。
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。
• 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。
• 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、
• 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。
• 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
DXF格式、GDS-Ⅱ的CAD格式 • 11 基本的波导元件象直线的、锥形的、Y形分岔
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。
• 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
功能及特点
• 1Leabharlann Baidu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
• 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
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)
• 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。
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。
(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。
• 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；
• 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。