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Rsoft软件介绍及应用指南.ppt

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上传者: 小林克己 2014-02-25 评分 5 0 181 25 822 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《Rsoft软件介绍及应用指南ppt》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含Optiwave软件及应用Optiwave软件及应用第一章绪论第一章绪论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光器件数值模拟的意义符等。

Optiwave软件及应用Optiwave软件及应用第一章绪论第一章绪论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(BeamPropagationMethod简写BPM)光束传播法(BeamPropagationMethod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MDFeit等人于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(FastFourierTransform称FFT)为数学手段实现的称为FFTBPM。DYevick等人于年提出了一种新方法有限差分光束传播法FDBPM用差分的方法将横截面上的场离散化。FDBPM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。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RSOFT软件综述江苏大学陈明阳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。Rsoft无源器件设计套装江苏大学陈明阳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BeamPROPBeamPROP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(finitedifferencebeampropagationmethod,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。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:一CAD系统的功能特点:变量表的设置给设计带来了很大的灵活性。用户可编程功能适应于快速的参数变化。D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D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。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。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:二BeamPROP的特点:在全三维快速计算中使用的是ADI(alternatingdirectionimplicit)算法。采用透明的边界条件。通过多级的PADE技术进行宽角度传播。边界配置进行动态选择计算模式的传播常数和场自动的远场计算综合计算因电极或热效应产生的折射率扰动。用于分析的用户自定义的光路径和监视器集成的、实时的分析和图形显示多种参数缺省值的智能选择用于优化设计的自动参数扫描()FullWAVE()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(finitedifferencetimedomain,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。功能及特点功能及特点可画任意晶体结构设计的绘图工具任意的段定位使结构绘图非常灵活使用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用户自定义折射率特性转换为传播轴方向的折射率为生成掩模的多层波导绘图自动生成掩模文件格式有:AutoCAD的DXF格式、GDSⅡ的CAD格式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。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。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。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。当图层布局和设计完成时波导回路能运行AutoCAD文件和GDSIICAD文件格式输出以生成掩模模版。时域有限差分法特点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 ()BandSOLVE江苏大学陈明阳 ()BandSOLVEBandSOLVE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。功能特点江苏大学陈明阳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()DiffractMOD江苏大学陈明阳()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D和D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。应用江苏大学陈明阳应用弥散光学元件表面光刻和大折射率光栅波长滤波器纳米平面印刷偏振敏感仪器人造绝缘镀膜光致电压系统三维显示激光空间通信光数据存储光谱学江苏大学陈明阳微透阵列光束分裂整合修整()GratingMOD江苏大学陈明阳()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。分析对象江苏大学陈明阳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()LaserMOD江苏大学陈明阳()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MinilasII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。江苏大学陈明阳模式求解江苏大学陈明阳模场分布江苏大学陈明阳模场分布基模LP江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳二阶模LP江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳LP江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳LP江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳波导耦合江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳场分布变化过程江苏大学陈明阳光开关江苏大学陈明阳开通江苏大学陈明阳开通关断江苏大学陈明阳关断江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳第二章常用CAD操作江苏大学陈明阳第二章常用CAD操作一软件使用示例分支波导模拟()创建新光路江苏大学陈明阳()创建新光路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江苏大学陈明阳()绘制波导江苏大学陈明阳()绘制波导江苏大学陈明阳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()创建新变量江苏大学陈明阳()创建新变量()设置波导参数江苏大学陈明阳()设置波导参数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江苏大学陈明阳()计算折射率分布江苏大学陈明阳()计算折射率分布江苏大学陈明阳()运行模拟程序江苏大学陈明阳()运行模拟程序江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳()观察计算结果江苏大学陈明阳()观察计算结果江苏大学陈明阳二菜单介绍江苏大学陈明阳二菜单介绍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三工具栏江苏大学陈明阳三工具栏江苏大学陈明阳新建打开保存江苏大学陈明阳撤消上次做的修改,只能撤消一次修改复制(拷贝粘贴)江苏大学陈明阳水平方向翻转垂直方向翻转旋转例:江苏大学陈明阳例:绘制如图所示的对称波导江苏大学陈明阳绘制弧形波导江苏大学陈明阳选中并复制波导江苏大学陈明阳移动波导江苏大学陈明阳水平翻转波导江苏大学陈明阳移动波导江苏大学陈明阳刷新光路图打开图形文件打开数据浏览器打开CAD帮助打开模拟引擎帮助江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳选择模式放大模式直波导模式弧形波导模式分支波导模式S弯曲弧形波导模式模拟区模式示例江苏大学陈明阳只能在绘制波导时起作用偏移量参考角度参考波导Z轴江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳全局设置(打开初始对话框)变量表多层波导编辑框监视路径设置监视器设置初始场设置江苏大学陈明阳运行程序计算波导折射率参数扫描模式求解四变量表江苏大学陈明阳四变量表主要功能:改变内建变量的值创建新变量江苏大学陈明阳常用内建变量江苏大学陈明阳常用内建变量alpha:波导折射率虚部backgroundindex:背景折射率delta:缺省波导折射率差freespacewavelength:自由空间光波长height:波导高度缺省值width:波导宽度缺省值k=(*pi)freespacewavelength江苏大学陈明阳变量名变量值当前值江苏大学陈明阳接受修改创建的变量放弃修改创建的变量新建变量删除变量江苏大学陈明阳修改变量过程()选中需要修改的变量江苏大学陈明阳修改表达式的值江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳创建新变量()点击NewSymbol按钮江苏大学陈明阳()输入变量名及其表达式江苏大学陈明阳()点击AcceptSymbol江苏大学陈明阳说明不能删除内建变量创建变量必须先点NewSymbol按钮变量值可以为包含已定义变量的表达式以及常用函数必须点OK,修改创建才生效江苏大学陈明阳应用举例江苏大学陈明阳应用举例width=江苏大学陈明阳width=第三章基本操作江苏大学陈明阳第三章基本操作波导结构及参数设置顶点设置波导类型设置锥形区设置初始对话框设置运行程序波导维度举例江苏大学陈明阳波导维度举例江苏大学陈明阳横截面折射率分布江苏大学陈明阳横截面折射率分布二维波导横截面折射率分布江苏大学陈明阳横截面折射率分布三维波导江苏大学陈明阳圆波导江苏大学陈明阳圆波导通道波导(矩形波导)江苏大学陈明阳通道波导(矩形波导)首先将波导参数简化江苏大学陈明阳首先将波导参数简化由两部分组成:波导两端的几何结构波导宽度(width)、高度(height)和波导两端中心的位置波导两端的中心位置的折射率江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳用折射率差表示波导折射率江苏大学陈明阳用折射率差表示波导折射率n为背景折射率Δn为波导折射率与背景折射率之差二维波导参数设置江苏大学陈明阳二维波导参数设置(x,z)(x,z)江苏大学陈明阳三维波导参数设置特点:通过波导两端面的折射率分布及位置参数来确定整个三维波导的参数更进一步地通过设置波导两端面中心处的参数(x,y,z坐标、与背景材料折射率差)及波导的两端的宽度和高度来确实整个波导的参数x,z坐标可在绘制波导时确定,y坐标须通过设置波导属性获得江苏大学陈明阳横截面的折射率分布称为profile波导纵向的折射率分布称为taper江苏大学陈明阳圆波导通道波导(矩形波导)江苏大学陈明阳通道波导(矩形波导)扩散波导江苏大学陈明阳扩散波导江苏大学陈明阳脊形波导江苏大学陈明阳脊形波导多层波导江苏大学陈明阳多层波导江苏大学陈明阳波导参数对话框设置江苏大学陈明阳公共信息(CommonInformation)江苏大学陈明阳公共信息(CommonInformation)顶点信息(VertexInformation)江苏大学陈明阳顶点信息(VertexInformation)起点(StartVertex)江苏大学陈明阳终点(EndingVertex)江苏大学陈明阳其它信息顶点设置江苏大学陈明阳顶点设置波导折射率差波导折射率虚部波导宽度波导高度江苏大学陈明阳折射率虚部定义:表示能量衰减形式为:顶点信息江苏大学陈明阳顶点信息y值x值x值参考类型江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳参考类型参数值顶点的绝对坐标=参数值参考点的坐标值参考波导的序号参考顶点序号表示起点表示终点江苏大学陈明阳偏移量参考(相对值)参考点可以为波导的另一端点也可以为另一波导的某一端点例江苏大学陈明阳例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江苏大学陈明阳偏移参考优点:设置波导长度可以方便地调整由多个部件组成的波导的尺寸调整波导长度而不影响波导的角度江苏大学陈明阳波导的粘连当绘制的波导的某一端点a与已绘制的一波导的某一端点b距离很近时,两波导端点会自动连接起来即波导的端点坐标a将以b点为参考。实例演示波导类型设置江苏大学陈明阳波导类型设置二维波导江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳三维波导江苏大学陈明阳三维波导光纤江苏大学陈明阳横截面折射率分布江苏大学陈明阳横截面折射率分布江苏大学陈明阳横截面折射率分布江苏大学陈明阳横截面折射率分布江苏大学陈明阳其它几种类型的波导:Diffused(扩散型),Ridge(脊形),Multilayer(多层)波导,需要预先设定公共信息(CommonInformation)江苏大学陈明阳公共信息(CommonInformation)Taper(渐变区)设置公共信息(CommonInformation)江苏大学陈明阳公共信息(CommonInformation)Taper(渐变区)设置波导中心处x坐标是z的函数即x=f(z)江苏大学陈明阳可选择类型线性(linear)江苏大学陈明阳线性(linear)平方型(Quadratic)江苏大学陈明阳平方型(Quadratic)指数型(Exponential)江苏大学陈明阳指数型(Exponential)弧形(Arc)江苏大学陈明阳弧形(Arc)自定义类型(NewTaper)江苏大学陈明阳自定义类型(NewTaper)可以自己设置f(z)函数或x与z的数值关系折射率渐变(IndexTaper)江苏大学陈明阳折射率渐变(IndexTaper)设置波导区的折射率变化规律,即折射率为z的函数,n=f(z)江苏大学陈明阳线性(linear)缺省设置江苏大学陈明阳线性(linear)缺省设置平方型(Quadratic)江苏大学陈明阳平方型(Quadratic)指数型(Exponential)江苏大学陈明阳指数型(Exponential)宽度渐变(WidthTaper)江苏大学陈明阳设置波导区的宽度与z的变化关系,w=f(z)宽度渐变(WidthTaper)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江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳Y方向渐变江苏大学陈明阳初始对话框设置江苏大学陈明阳初始对话框设置功能:设置基本信息(维度,计算工具,矢量特性等)设置波导缺省参数(背景折射率、波导宽度、高度、折射率差等)缺省波导类型设置江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳波导维度圆对称波导计算江苏大学陈明阳模拟工具江苏大学陈明阳自由空间光波长freespacewavelength背景折射率backgroundindex波导与背景折射率差delta波导宽度width波导高度height江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳波导类型及特殊参数设置江苏大学陈明阳纸张大小以微米为单位小提示江苏大学陈明阳小提示在缺省情况下,软件中与尺寸、波长有关的参数均以微米为单位江苏大学陈明阳江苏大学陈明阳显示全部波导放大缩小恢复上次窗口大小

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