www.hikey- MODE SolutionsMODE Solutions介绍及应用案例介绍及应用案例 多功能多功能波导模式求解和传播波导模式求解和传播模拟仿真模拟仿真软件软件 www.hikey- 目录 1、 MODE Solutions软件介绍 2、 MODE Solutions软件应用范围 3、 MODE Solutions应用实例库 2 www.hikey- 一：一： MODE Solutions软件软件介绍介绍 1、软件概述 • MODE Solutions能够准确模拟支持导模的各种结构MODE Solutions包括本征模式求解eigensolver和传播计算 propagator两个模块 • Eigensolver准确计算传统和非传统的波导结构物理特性 它使产品工程师和研究科学家可以专注于波导设计理念的 创新，同时又能完全信赖模拟结果的准确性计算物理性 质，化学性质 eigensolver技术模式解决方案，允许它 真正的任意细节 波导几何结构，从传统的纤维和肋骨波 导更复杂的设备，包括表面等离子体波导，光子晶体光纤 坡壁脊波导，上和空间上不同的折射率分布 3 www.hikey- MODE Solutions软件介绍软件介绍 • MODE Solutions 的 eigensolvereigensolver 技术使它能全面解析真正 的任意细节波导结构，从传统的纤维和脊形波导到更复杂的 器件，例如表面等离子体波导、光子晶体光纤、斜壁脊形波 导和上和空间变折射率波导等。
• PropagatorPropagator 准确地描述了平面集成光学系统中光的传播，从 基于脊形波导大的系统到更复杂的几何图形，如光子晶体 • PropagatorPropagator不需要假设任何光轴方向，因此可以更有效地模 拟平面传播的复杂结构, 如环形谐振腔和光子晶体微腔等， 这些器件传统上一直用三维FDTD软件计算 • PropagatorPropagator可以很快地模拟几百微米的尺寸的器件 4 www.hikey- MODE Solutions软件介绍软件介绍 2 2、使用、使用MODE SolutionsMODE Solutions的主要受益的主要受益 • 通过高精度算法和快速进行虚拟原型试制来降低产品开发 成本,缩短产品入市时间 • 通过量化研究制造允差对设计性能的影响,从而提供稳健 的设计 • 应用灵活易于使用的设计软件实现新的设计理念创新 5 www.hikey- MODE Solutions软件介绍软件介绍 3 3、模式、模式SolutionsSolutions的主要特点的主要特点 • 真正任意形状波导的自由设计 • 参数化设计和三维层结构布局 • 包含优化模块 • 先进的网格算法 • 渐变/非均匀和公形网格功能 • 全矢量计算方法 • 多台计算机上并发并行计算 • 色散材料建模 • 强大的文本程式脚本语言 • 近场-远场变换 • MATLAB®程式集成 6 www.hikey- MODE Solutions软件介绍软件介绍 • EigensolverEigensolver 高度优化的模式求解引擎 模式色散、群速度和群折射率随频率变化的计算 色散和损耗介质 弯曲波导和光纤,弯曲损耗 模式重叠和功率耦合计算 • 传播算子传播算子 D计算方法2.5 全方向传播 时域计算的一个仿真就可以得到宽谱结果 多核和多节点系统分布式并行计算 优化的计算引擎 模拟动态过程的电影输出 7 www.hikey- 二、二、MODE Solutions软件应用范围软件应用范围 1、模式模式SolutionsSolutions的典型应用的典型应用 • ARROW波导 • 同轴布拉格光纤 • 间隙表面等离子激元波导 • 光子晶体光纤 • 环形谐振腔 8 www.hikey- 实例一：实例一：箭头箭头波导波导 1 1、、箭头箭头波导波导 • 设计箭头波导传播为低损耗的光子集成光学和光学与模式 的解决方案 在这个例子中,我们分析了极化依赖一个箭头(曲线反映光 学波导)结构方面的传播损耗和远模态配置文件,并检查频率 依存关系的扩散和传播损失函数的波长从600年到650海里。
最后,使用内置的脚本环境中,我们计算灵敏度的侧向变化的 纤维耦合到低损耗TM模式使用高斯光束集中通过NA = 0.1目 标 9 www.hikey- 箭头箭头波导波导 • 第一步第一步: :构建箭头波导和易于使用的构建箭头波导和易于使用的CADCAD编辑器编辑器 layout编辑器中显示了所有的模拟对象对象可以移动 和缩放和简单的鼠标移动 橙色的框显示范围的计算量和边界条件 虽然对称或不对称的边界条件可用于有选择地定位一个 模式与一个特定的极化,我们想对比传播损失为不同的极化 状态,所以我们选择模拟完整的结构 10 www.hikey- 箭头波导箭头波导 11 www.hikey- 箭头波导箭头波导 • 第二步第二步: :扫过折射率来定位低损耗扫过折射率来定位低损耗TMTM和和TETE模式模式 模式解决方案允许您很容易地找到模式(s)的利益通过一 个特定的折射率扫描范围 找到模式的兴趣,扫描折射率low-index之间的核心和 high-index熔覆层 每个模式发现在数量上表现为字段概要,传播损失,而有效 的指标 注意：TM-like模式有一个传播损失2.0 dB / cm而TE- like模式的值为921 dB / cm 12 www.hikey- 箭头波导箭头波导 13 www.hikey- 箭头波导箭头波导 • 第三步第三步: :确定远辐射剖面的低损耗确定远辐射剖面的低损耗TMTM箭头模式箭头模式 内置远投影例程让你的项目模式概要文件,一个平坦的荧 屏上或半球面和集成这个概要文件在指定角锥体或飞机。
正如预期的那样,不久更强烈地方式在垂直方向由于紧缩 垂直于模式在垂直方向 14 www.hikey- 箭头波导箭头波导 • 第四第四步步: :计算色散和传播损失低损耗的计算色散和传播损失低损耗的TMTM箭头模式作为函箭头模式作为函 数的波长数的波长 使用内置的分析程序来呈现复杂的分析简单执行一个扫 频和选择从一个下拉你是否想分析传播损失,有效指数、分 类指标,群时延,群速度色散的函数或波长或频率 一扫频显示这是一个共振在总数约620纳米分散 15 www.hikey- 箭头波导箭头波导 一个波长扫描从600年到650年nm表明,传播损失增加戏剧 性地远离低损耗的波长大约630 nm设计波长增加 16 www.hikey- 箭头波导箭头波导 • 第五步第五步: :自动化仿真和分析自动化仿真和分析, ,确定耦合的敏感性聚焦的高斯确定耦合的敏感性聚焦的高斯 光束对光束对TMTM- -likelike箭头模式箭头模式 广泛的重叠分析程序允许最终用户计算重叠积分和模式 之间的耦合效率的兴趣和高斯光束,另一个波导模式,或数据 来自另一个应用程序 使用模式的解决方案,我们首先计算近场模式概要的高斯 光束集中通过0.1 NA客观和计算的耦合效率这一模式与TM- like箭头模式 阴谋的左边显示,耦合效率的峰值32%可达到两种模式是 完全一致的,这种耦合效率脱落大约一半的价值对于2微米水 平方向偏差 17 www.hikey- 箭头波导箭头波导 18 www.hikey- 实例二：实例二：光纤同轴光纤同轴布拉格布拉格 1 1、、MicrostructuredMicrostructured光纤光纤- -光学设计、色散计算和耦合效率光学设计、色散计算和耦合效率 计算模式的解决方案计算模式的解决方案 • 在这个例子中,我们构建了一个简化的、5层同轴布拉格光 纤来演示模式解决方案的功能就microstructured光纤 (MOF)。
首先,我们定位模式指导主要在low-index空气核 心的纤维,然后计算出的色散,群速度,这种模式的传播路 径损耗不同波长的函数光束远场辐射轮廓的这种模式的 计算出投影到半球面1米的纤维方面最后,我们一起来看 看耦合效率作为位置函数的变化对注入从3微米直径的光 纤到财政部 19 www.hikey- 光纤同轴布拉格光纤同轴布拉格 • 第一步第一步: :构建构建microstructuredmicrostructured光学、同轴布拉格光纤和易光学、同轴布拉格光纤和易 于使用的于使用的CADCAD编辑器编辑器 layout编辑器中显示了所有的模拟对象,每个对象都可以 用简单的鼠标移动和缩放动作一个扩展库的模拟对象和材 料的存在是为了缓解创建复杂的纤维和波导设备模型 橙色的框显示范围的计算量和边界条件 我们利用已知的径向对称的模式,我们正在寻找通过指定 界限的每一个对称的x和y的边界地区的计算——这显著加速 收敛或允许更高的空间分辨率使用固定数量的点 20 www.hikey- 光纤同轴布拉格光纤同轴布拉格 21 www.hikey- 光纤同轴布拉格光纤同轴布拉格 • 第二步第二步: :扫过折射指数来确定想要的模式财政部扫过折射指数来确定想要的模式财政部 模式解决方案允许您很容易地找到模式(s)的利益通过一 个特定的折射率扫描范围。
找到模式的兴趣,扫描范围广泛的有效折射率值 每个模式发现在数量上表现为一个fully-vectorial字段 概要,传播损失,而有效的指标 在这里读书的财政部,很少层的结果在一个大的传播模式 的损失;典型的设备会由更多的层数,以减少传播损失 22 www.hikey- 光纤同轴布拉格光纤同轴布拉格 23 www.hikey- 光纤同轴布拉格光纤同轴布拉格 • 第三步第三步: :确定辐射轮廓确定辐射轮廓microstructuredmicrostructured远的光纤模式远的光纤模式 内置远投影例程让你的项目模式概要文件,一个平坦的荧 屏上或半球面和集成这个概要文件在指定角锥体或飞机 特定的对称的air-bound microstructured模式光纤的结 果在一个特点,环形远辐射轮廓 24 www.hikey- 光纤同轴布拉格光纤同轴布拉格 • 第四步第四步: :计算色散和传播损失的微结构光纤模式作为函数计算色散和传播损失的微结构光纤模式作为函数 的波长的波长 这个分析程序允许用户执行一个扫频和选择从一个下拉 式分析传播损失,有效指数、分类指标,群时延,群速度色散 的函数或波长或频率。
总microstructured光纤的色散(迅速增加,随着财政部截 止在4.15微米的方法 非常大的色散来自财政部的群速度,这也可以方便地计算 使用内置的分析程序 25 www.hikey- 光纤同轴布拉格光纤同轴布拉格 26 www.hikey- 光纤同轴布拉格光纤同轴布拉格 • 第五步第五步: :自动化仿真和分析自动化仿真和分析, ,确定耦合的敏感性确定耦合的敏感性3 3微米锥形微米锥形 光纤直径财政部模式光纤直径财政部模式 内置的重叠分析程序允许最终用户计算重叠和模式之间的 耦合效率的兴趣和高斯光束,另一个波导模式,或数据来自另 一个应用程序尽快等。