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1、RSOFT 使用教程目录Rsoft 简介 2Chapter 7 Tutorials 第七章教程 4Tutorial 1: Ring Resonator 教程 1：环形共振器 4Device Layout: 器件结构：4Defining Variables 定义变量 4Drawing the Structure 画器件结构图 5Checking the Index Profile 核对折射率分布 5Adding Time Monitors 添加时间监视探测器 5Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发 6Launch Field 激发场 6Wavelength/
2、Frequency Spectrum 波长/频率光谱 6Increasing the Resolution of the FFT 提高 FFT 的分辨率 6Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 7Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 7Lattice layout 晶格布局 7Base Lattice Generation 基准晶格的创建 7Lattice Customization 定制晶格 8Checking the Index Profile 核对折射率分布 8Inserting T
3、ime Monitors 插入时间监视器 8Launch Set Up 激发场设置 8Simulation 模拟 8Data Analysis 数据分析 9Switching Polarization 改变偏振为 TM 模 9Periodic Boundary Condition Set Up9Tutorial 3: PBG Crystal: Tee Structure教程 3：PBG 晶体： T 型结构 9Tutorial 4: PBG Crystal: Defect Mode教程四：PBG 晶体：缺陷模型 9Rsoft 简介包括 BeamPROP、FullWAVE、BandSOLVE、Gr
4、atingMOD、DiffractMOD、FemSIM, 以与MOST软件以下是Rsoft各个模块的介绍：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.此软件使用先进的有限 差分光束传播法 finite-differencebeampropagationmethod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 设计系统,且可控制相关的模拟参数,如：数值参数、输入场以与各种显示、分析功能选项. 另一功能为模拟程序，它可以在主程序内或独立执行模拟分析工作，以图形方式显示域
5、的特性 以与用户感兴趣的各种数值特性.FullWAVE：是一高度整合之复杂光子组件仿真设计分析 软件，它使用有限差分时域之模拟分析方法，藉以分析一般光束传播法所无法建立模型分析 的光子组件，例如光晶体与环状共振器等.因此,RSoft公司所开发的BeamPROP与FullWAVE 软体，两者实际上是具有互补之作用其主控程序为BeamPROP之CADLayout系统，用来设计 光波导组件与光路，亦即BeamPROP与FullWAVE共享同一个CADLayout程 序.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集成 了 CAD和仿真功能，可以对所有光子晶体部件的能
6、带结构进行自动的计算包括:二维或三维 的光子晶片和波导，二维或三维的腔体结构问题以与光子晶体光纤.GratingMOD :用以设计 并分析在光纤/波导光栅元件之应用软件体其对于发展WDM与DWDM特别有助益它适 合用来分析已知光栅结构vDesign ，亦可藉由量测或已它适合用来分析已知光栅结构 Design，亦可藉由量测或已知频谱一决定该光栅之特性vSynthesis.知频谱一决定该光栅之 特性Synthesis.GratingMOD可以设计分析任何波导横向结构vTransverseGratingMOD可以 设计分析任何波导横向结构TransverseProfile，因为它使用BeamPROP
7、的CAD绘图界面设 计光栅结构，并采用正交藕合模态理论OrthogonalProfile,因为它使用BeamPROP的CAD 绘图界面设计光栅结构，并采用正交藕合模OrthogonalCoupled-ModeTheory与转移矩阵法 TransferMatrixMethod有效地分析光栅特性.Coupled-ModeTheory与转移矩阵法 TransferMatrixMethod有效地分析光栅特性.GratingMODGratingMOD可定义周期性纵向 微扰vPeriodicLongitudinalPerturbation 以产生纵向光栅结构.可定义周期性纵向微扰 vPeriodicLon
8、gitudinalPerturbation以产生纵向光栅结构.其使得GratingMOD其使得 GratingMOD适用於2D/3D的模拟，且运算速度较Bi-DirectionalBPM更快速.适用于2D/3D 的模拟，且运算速度较Bi-DirectionalBPM更快速.DiffractMOD:适用于绕射光学结构-例如： 绕射光学元件、次波长周期性结构、光子能隙晶体的模拟设计软体.元件、亚波长周期性结 构、光子能隙晶体的模拟设计软体.DiffractMOD运用包含快速傅立叶分解 vfastFourierfactorization 与泛用传输线公 式 vgeneralizedtransmiss
9、ionlineformulation -|的严格 藕合波分析 vRigorousCoupledWaveAnalysis-RCWA技波分析 vRigorous 洲 CoupledWaveAnalysis-RCWA 技巧.它可以精确有效地模拟-具有任意网格结构它可以精确 有效地模拟-具有任意网格结构与基本单元折射率剖面的2D/3D结构,并能分析介电 vdielectric、色散vdispersive与耗损vlossy等与基本单元折射率剖面的2D/3D结构，并能 分析介电vdielectric、色散vdispersive与耗损vlossy等材料结构.材料结构.再者，使用者可 弹性控制入射方向v in
10、cidentdirection 与照度极化vpolarizationof再者，使用者可弹性控制入射 方向 vincidentdirectio n与照度极化v polarizationofillumination 以完成模拟.illumination以完 成模拟.DiffractMOD 与其他 RSoft 所开发-BeamPROP、FullWAVE、BandSOLVE、 GratingMOD等元件模拟软体共用CAD布局界面软体共用CAD布局界面此CAD界面提 供任意轮廓的精确定义与全参数化的设计模型环境.DiffractMOD中的绕射结构布局,可直接 选用FullWAVEvFDTD进行时域响应v
11、time-domainresponse模拟,或选用 BandSOLVEvPWE 进行能带结构分析 vbandstructureanalysis.FemSIM :运用有限元素法vFEM-FiniteElementMethod 的泛用光子元件解模器 vmodesolver,透过非均匀网格vnon-uniformmesh可用来计算任意元件中的任何横切 vtransverse与腔体vcavity 模态纪录.应用：可分析任何形状的元件-包含弯曲与罕见的形状. 高度混合型元件-具高折射率对比vhighindexcontrast与smallfeaturesizes的元件结构.耗损结 构v Lossystru
12、ctures.硅晶元件v例如:绝缘层上硅晶-SOIs-SilicononInsulator.极化旋转器 vPolarizationrotators .空心或实心光晶光纤 vAirorsolidcorephotonicfibers .雷射与光能隙晶体 之缺陷与腔体vLaserandPBGdefectcavities.MOST：用以优化设计分析光电元件之软体模组 以优化设计分析光电元件之软体模组.初阶的光子模型建立基本上牵涉到模拟，借以探究问题 的相关物理特性;对於元件制造的设计周期而言，了解系统完整的参数空间便显得不可或缺. 性;对于元件制造的设计周期而言，了解系统完整的参数空间便显得不可或缺.
13、这可能牵涉到 对合适范围参数空间的系统搜寻与多重维度的自动优化.空间的系统搜寻与多重维度的自动优化做为RSoft光子元件模拟软体的自动优化模组,MOST可简化参数扫描与优化的定义、 计算与分析扫描与优化的定义、计算与分析.Chapter 7 Tutorials 第七章教程所有的教程都在Rsoft安装目录vEXAMPLESFULLWAVETUTORIA下可以找到原型 实例.Tutorial 1: Ring Resonator 教程 1：环形共振器本部分讨论环形共振器的创建与分析环形共振器是一种应用广泛的高Q值波长滤波器首先介绍器件的布局与设置，然后讨论脉冲分析a pulse analysis.脉
14、冲计算pulsed calculation可以产生一个光谱响应，让分析器件的光谱特性,从而可以回避在连续模式下 CW对整个波长的参数扫描，节省分析时间,提高分析效率最后，我们对器件的某一共振 波长进行连续模拟CW simulation.Device Layout:器件结构:我们接下来要模拟的环形共振器为宽为0.2 gm、折射率为3的波导，其共振波长约为2pm.步骤：1、打开 RSoft CAD-Layout：2、点击创建新结构按钮New Circuit icon3、设置如下参数见下图：Free Space Wavelength： 2； Waveguide Width : 0.2；Backgro
15、und Index： 1 ； Index Difference : 2Defining Variables 定义变量Gap = 0.2 L = 0.5R = 1.7R1 = R-width/2 R2 = R+width/2.Drawing the Structure 画器件结构图我们将作圆形的波导环：首先画个圆盘，然后在其中间挖个洞.步骤：1、从菜单中选择 Options/Insert/Lens：2、设置 Waveguide Width： 2*R2,Front Radius : R2 , Back Radius： R2；3、 中心挖洞：Select Mode icon,左击画好的圆盘Lens #1，左击 Duplicate Selection 按钮，右击圆盘Lens #2.设置 Waveguide Width： 2*R1, Front Radius： R1, Back Radius： -R1 andthe Index Difference： 0；点击对话框中的 More 按钮，设置 Display Color： Yellow, Priority Level： 1, Background Index： background_index+delta.4、接下来部分做一个bus waveguides:点击Segment Mode按钮1力，在右边画个段状 波导,参数设置如图所示：
