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1、5.3大角度Y分支波导模拟江苏大学 机械学院 陈明阳2010年11月rsoft教程分支波导课件一 引言1设计内容 绘制(设置)两种特殊折射率分布的Y分支波导,并计算其输出光强与分支角的关系2 学习重点 (1) 波导折射率设置 (2) 用扫描法优化波导结构参数rsoft教程分支波导课件3普通Y分支波导结构及特点n示例rsoft教程分支波导课件知识点 顶点设置之 角度参考n已知波导某一端点的坐标A(x0,z0),要设置波导另一端点坐标B(x1,z1),可通过设置直线AB和Z轴的夹角alpha和一个坐标值(x1或z1)实现。alpha(x0,z0)(x1,z1)rsoft教程分支波导课件3普通Y分支
2、波导结构及特点n示例缺点:分支角小,导致波导长度过长rsoft教程分支波导课件二 锥形分支波导设计rsoft教程分支波导课件1 锥形分支波导传光原理rsoft教程分支波导课件2 波导结构及参数设置rsoft教程分支波导课件初始对话框设置n保证单模传输rsoft教程分支波导课件基本结构rsoft教程分支波导课件分支波导参数设置 n以角度参考形式定义分支波导的终点坐标 rsoft教程分支波导课件设置输出波导长度要求:保持输出端间距不变,保证输出场不发生耦合rsoft教程分支波导课件LzLxLz=Lx/tan()rsoft教程分支波导课件挖去锥形波导中间部分n目的: 使锥形波导中间部分的折射率与背景
3、折射率相同 实现方法：增加一折射率等于背景折射率的直波导（波导折射率差为0）,将直波导的优先级设为1。rsoft教程分支波导课件rsoft教程分支波导课件XZ面折射率计算rsoft教程分支波导课件rsoft教程分支波导课件rsoft教程分支波导课件 设置之前rsoft教程分支波导课件设置之后rsoft教程分支波导课件说明n波导叠加规则:1.同一优先级时,取折射率大的波导的折射率为重叠部分的折射率（谁大取谁）;2.不同优先级时,取优先级高的波导对应的折射率（谁高取谁）。rsoft教程分支波导课件波导性能分析n通过扫描法了解不同角度下分支波导的输出光情况rsoft教程分支波导课件rsoft教程分支
4、波导课件3 扫描结果rsoft教程分支波导课件普通锥形Y分支波导rsoft教程分支波导课件输出能量与分支角关系rsoft教程分支波导课件普通Y分支波导rsoft教程分支波导课件输出能量与分支角关系rsoft教程分支波导课件三种波导传输特性对比锥形分支波导普通Y分支波导普通锥形分支波导rsoft教程分支波导课件二 渐变折射率Y分支波导n原理：通过在过渡区设置渐变折射率区,获得低损耗、大角度光输出n学习重点: 自定义波导折射率(user profile)设置rsoft教程分支波导课件1 过渡区折射率分布rsoft教程分支波导课件rsoft教程分支波导课件知识点 自定义折射率分布函数n首先对波导的x
5、yz坐标进行归一化n其中w, h,l 分别为波导的宽度、高度与长度 (width, height, length)n结果有: x-1,1,y -1,1,z 0,1,rsoft教程分支波导课件ProfileTaperf函数取值范围要求归一化为0,1横向(横截面)折射率分布函数:纵向折射率分布函数:rsoft教程分支波导课件n二维折射率分布设置(三维波导模拟)时，如只在一个方向折射率有变化，可以设置为:rsoft教程分支波导课件2 渐变折射率波导参数设置n设置内容:(1)设置基本参数(2)定义折射率分布函数rsoft教程分支波导课件过渡区波导参数设置rsoft教程分支波导课件采用叠加法实现渐变折射
6、率分布rsoft教程分支波导课件采用叠加法实现渐变折射率分布rsoft教程分支波导课件采用叠加法实现渐变折射率分布rsoft教程分支波导课件知识点: 波导重叠区域折射率规则n两个（或多个）波导重叠时，其折射率有两种定义方式： 1. Merge Mode(合并模式)：选其中一个波导的折 射率为重叠区折射率 2. Add Mode(相加模式) 将设为add mode的波导与背景的折射率差，加到根据Merge Mode确定的波导折射率上，即 重叠区折射率: n=no+ n1 (x,y,z) no为根据Merge Mode确定的波导折射率 n1为add mode波导与背景的折射率差rsoft教程分支波
7、导课件n举例rsoft教程分支波导课件左侧波导rsoft教程分支波导课件delta2rsoft教程分支波导课件设置添加的波导的折射率rsoft教程分支波导课件设置折射率分布函数rsoft教程分支波导课件rsoft教程分支波导课件折射率函数名rsoft教程分支波导课件来源类型rsoft教程分支波导课件文件名或函数表达式rsoft教程分支波导课件注意注意: z/x指指 z和和xrsoft教程分支波导课件rsoft教程分支波导课件组合模式设置n对左侧波导点右键，修改波导的属性rsoft教程分支波导课件合并,缺省设置添加rsoft教程分支波导课件rsoft教程分支波导课件右侧波导参数设置n折射率分布自定义函数为： 0.5*(1+x)+0*y其它与左侧波导相同。rsoft教程分支波导课件结果: 过渡区折射率分布与预期结果不同!rsoft教程分支波导课件原因: 存在无重叠区rsoft教程分支波导课件改进结构增加两段直波导折射率相同渐变折射率波导rsoft教程分支波导课件叠加后的折射率分布rsoft教程分支波导课件计算结果输出值0.42rsoft教程分支波导课件原始结构输出值0.29rsoft教程分支波导课件
