rsoft软件简介_FullWave_BeamProe

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• 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。 • 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。
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功能特点
• 任意结构的能带图 • 平面的或三维的光子晶体组件的能隙设计 及设计优化 • 腔体结构/ 缺陷结构 • 常规的和有缺陷的光子晶体光纤设计 • 模式场的计算与显示
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(4)DiffractMOD
• 是一个综合型设计工具软件。 • 它应用于衍射光学结构领域,如衍射光学元件、 亚光波周期性结构及光子晶体。这一软件严格建 立在耦合波分析技术上; • 任意栅格结构和单晶格折射率特征结构的3D和2D 的图像都可以精确且清晰地显示出来。 • 除了非传导性物质,弥散的、有损耗的物质结构 可以使用外,它在金属系统也可以得到应用。
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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 • 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
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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。 • 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
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时域有限差分法特点
• FullWAVE使用有限差分时域分析方法 (FDTD)对任何光子部件严格解麦克斯韦 方程,具有二维和三维模拟算法; • PML边界条件 采用PML边界条件算法,提 高计算效率; • 可以计算色散、非线性材料中的传光
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(3)BandSOLVE
• BandSOLVE是目前世界上唯一一套商用 的光子晶体能带结构模拟分析设计软件。 • 可以对所有光子晶体部件的能带结构进行 自动的计算,包括:二维或三维的光子晶体和 波导,二维或三维的腔体结构问题以及光 子晶体光纤。
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• 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。 • 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。
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(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。
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三 工具栏
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例:
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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 • 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
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。 • 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。
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• 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。 • 15 当图层布局和设计完成时波导回路能运 行AutoCAD 文件和GDS-IICAD文件格式 输出,以生成掩模模版。
• 场分布变化过程
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• 光开关
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开通
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关断
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第二章 常用CAD操作
一. 软件使用示例 1. 分支波导模拟
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(1)创建新光路
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• 模式求解
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2模场分布
• 基模LP01
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• 二阶模LP11
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• LP02
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• LP21
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• 波导耦合
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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、 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
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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。 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。
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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;
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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
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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。 • 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。
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应用
· 1. 弥散光学元件 • 2. 表面光刻和大折射率光栅 • 3. 波长滤波器 • 4. 纳米平面印刷 • 5. 偏振敏感仪器 • 6. 人造绝缘镀膜 • 7. 光致电压系统 • 8. 三维显示 • 9. 激光空间通信 • 10. 光数据存储 • 11. 光谱学
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• 12. 微透阵列 • 13. 光束分裂,整合,修整
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(5)计算折射率分布
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(6)运行模拟程序
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(7)观察计算结果
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二. 菜单介绍
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ห้องสมุดไป่ตู้
(2)绘制波导
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• 波导的绘制
基本操作方法: • 左键点击起点,松开后拖动鼠标,点击终点 • 左键点击起点, 拖动鼠标,点击终点
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(3)创建新变量
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(4)设置波导参数
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Optiwave 软件及应用
陈明阳 2007.9
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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。
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(5)GratingMOD
• 是一种分析和综合处理在光纤和集成光波 导线路中复杂的光栅特性的设计工具。 • 快速算法能处理任意光栅的二维或三维光 波导特性, 这使得GratingMOD成为Rsoft 公司软件库的一个有效的补充。
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分析对象
• • • • • • • • • • 色散补偿 复用/解复用 上传/下载滤波器 光放大器中的增益平坦滤波器 波长转换器 锥形波导光栅 光栅助耦合器 多段光栅回路 带相位偏移的光栅 表面凹凸与大折射率光栅
• 绘制如图所示的对称波导
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绘制弧形波导
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选中并复制波导
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移动波导
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水平翻转波导
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移动波导
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打开CAD帮助
刷新光路图
打开模拟引擎帮 助 打开数据浏览器 打开图形文件
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(6) LaserMOD
• 是用于仿真半导体激光器性能的模拟分析 软件。此软件以伊利诺斯大学所开发的著 名的Minilas-II 算法为基础。 • LaserMOD通过CAD制图和使用量化器件 几何结构的全耦合数值法则,求解光载波 传输,光学特性与载流子-光子之间的交互 作用。
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• 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 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。
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