RSoft-仿真软件指导书

精品文档 1欢迎下载 RSoftRSoft 仿真软件指导书仿真软件指导书 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 软件一 软件 CADCAD 界面 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 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 精品文档 2欢迎下载 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 精品文档 3欢迎下载 设置完毕后点击 OK 进入 CAD 界面 精品文档 4欢迎下载 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鼠标左键 在任意另一处再单击左键单击左键 即可画出 一条波导 如下图所示 精品文档 5欢迎下载 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 计算的光是只沿着只沿着 z z 轴传播轴传播 即竖直方向 即竖直方向 这个是需要特别注意的 具体设置见下图 精品文档 6欢迎下载 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 精品文档 7欢迎下载 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 首先设置路径 单击左侧工 具栏中的 Edit Pathways 按钮 精品文档 8欢迎下载 单击后左侧工具栏会变成路径设置栏 点击 New 按钮 会新建一个路径 再左键点击我们 画好的波导 使路径与波导相一致 此时波导会变绿色 如下图 精品文档 9欢迎下载 然后再点击 Monitors 按钮 会弹出一个小对话框 设置一个与路径相匹配的探测器 按 照下图提示设置完后 点击对话框的 OK 按钮回到路径设置模式 再点击左侧的 OK 按钮 回到画图模式 精品文档 10欢迎下载 再进行光源的设置 单击左侧工具栏中的 Edit Launch Field 按钮 如下图 精品文档 11欢迎下载 单击后会弹出输入光源的设置对话框 选取波导的基模即可 如下图 精品文档 12欢迎下载 设置完成点击 OK 至此 模拟环境已基本设置完毕 再模拟前 要需先将文件保存下来 点击左上角 Save 按钮即可 注意在文件保存的路径中不允许出现空格和中文 请同学们注意在文件保存的路径中不允许出现空格和中文 请同学们 务必注意 务必注意 模拟部分 为了验证波导参数的正确性 而在 CAD 界面只看俯视图不能完全了解波导结构 我们 还需要查看波导横截面的结构 点击左侧工具栏下方的 Display Index Profile 按钮 精品文档 13欢迎下载 会弹出对话框 选择 Display Mode 为 Contour Map XY 模式 精品文档 14欢迎下载 输入要保存文件的前缀名 并点击 OK 即可看到波导横截面的折射率分布 精品文档 15欢迎下载 还可以进一步观察光在波导中传输时的分布情况 单击左侧工具栏下方的 Compute Fundamental Mode 按钮 精品文档 16欢迎下载 在弹出的对话框中做如下设置 精品文档 17欢迎下载 输入要保存文件的前缀名 并点击 OK 软件就开始进行模式的运算 最后会显示结果 精品文档 18欢迎下载 最后进行波导光传播的模拟 点击左侧工具栏下方的 Perform Simulation 按钮 并按图 进行参数设置 输入要保存文件的前缀名 最后点击 OK 精品文档 19欢迎下载 最后仿真结果应如图所示 精品文档 20欢迎下载 三 定向耦合器的仿真 三 定向耦合器的仿真 Directional Coupler 定向耦合器 在光通信系统中应用非常广泛 既可以作为单 独的器件 也可以作为其他器件的组成部分 Directional coupler 最大的特点就是两根两根 靠的很近的平行波导靠的很近的平行波导 光从其中一根波导输入 会在两根波导之间来回耦合 其中光能量 从一根波导耦合到另一根波导所需要的长度叫做耦合长度 Lc 见下图 精品文档 21欢迎下载 L c 精品文档 22欢迎下载 作业 作业 在熟悉了基本界面和操作之后 同学们需要根据题目的要求 自己设计一个马赫曾德调制 器 如下图 马赫曾德型调制器的原理就是在某一条臂上加电压 导致折射率变化 如图中黄色的臂 使得两条臂中的光产生相位差 最后形成干涉 干涉最大即为数字 1 干涉最小即为数字 0 题目 题目 波导的尺寸和折射率与之前的一致 通过调整黄色波导的折射率 来模拟电致折变 用软波导的尺寸和折射率与之前的一致 通过调整黄色波导的折射率 来模拟电致折变 用软 件的扫描功能扫描黄色波导的折射率 求出输出光最小和最大时