-/目錄Rsoft簡(jiǎn)介 3Chapter7Tutorials第七章教程 5感謝閱讀Tutorial1:RingResonator教程1：環(huán)形共振器 5謝謝閱讀DeviceLayout:器件結(jié)構(gòu)： 5DefiningVariables定義變量 6DrawingtheStructure畫器件結(jié)構(gòu)圖 6謝謝閱讀CheckingtheIndexProfile核對(duì)折射率分布 9感謝閱讀AddingTimeMonitors添加時(shí)間監(jiān)視（探測(cè)）器 10精品文檔放心下載Simulation:PulsedExcitation模擬：脈沖激發(fā) 12感謝閱讀LaunchField激發(fā)場(chǎng) 12Wavelength/FrequencySpectrum波長(zhǎng)/頻率光譜 12感謝閱讀IncreasingtheResolutionoftheFFT提高FFT的分辨率 14感謝閱讀Simulation:CWExcitation模擬：連續(xù)激發(fā) 16謝謝閱讀Tutorial2:PBGCrystal:SquareLattice教程2：PBG晶體：四方晶格 17感謝閱讀Latticelayout晶格布局 17BaseLatticeGeneration基準(zhǔn)晶格的創(chuàng)建 17精品文檔放心下載LatticeCustomization定制晶格 18謝謝閱讀CheckingtheIndexProfile核對(duì)折射率分布 18感謝閱讀InsertingTimeMonitors插入時(shí)間監(jiān)視器 19謝謝閱讀LaunchSetUp激發(fā)場(chǎng)設(shè)置 20-/Simulation模擬 21DataAnalysis數(shù)據(jù)分析 22SwitchingPolarization改變偏振為TM模 23謝謝閱讀PeriodicBoundaryConditionSetUp 24精品文檔放心下載Tutorial3:PBGCrystal:TeeStructure 教程3：PBG晶體：T型結(jié)構(gòu) 24精品文檔放心下載Tutorial4:PBGCrystal:DefectMode 教程四：PBG晶體：缺陷模型 24感謝閱讀-/Rsoft簡(jiǎn)介包括BeamPROP、FullWAVE、BandSOLVE、GratingMOD、DiffractMOD、感謝閱讀FemSIM,以及MOST軟件。以下是Rsoft各個(gè)模塊的介紹：謝謝閱讀BeamPROP：是一個(gè)高度集成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和模擬仿真的專業(yè)軟件，專用于設(shè)計(jì)精品文檔放心下載集成光學(xué)波導(dǎo)元件和光路。此軟件使用先進(jìn)的有限差分光束傳播法(finite-感謝閱讀differencebeampropagationmethod)來模擬分析光學(xué)器件。用戶界面友好，分析和設(shè)計(jì)光學(xué)感謝閱讀器件輕松方便。其主程序?yàn)橐惶淄晟频挠糜谠O(shè)計(jì)光波導(dǎo)元件和光路CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)，且可謝謝閱讀控制相關(guān)的模擬參數(shù)，如：數(shù)值參數(shù)、輸入場(chǎng)以及各種顯示、分析功能選項(xiàng)。另一功能為感謝閱讀模擬程序，它可以在主程序內(nèi)或獨(dú)立執(zhí)行模擬分析工作，以圖形方式顯示域的特性以及用謝謝閱讀戶感興趣的各種數(shù)值特性。FullWAVE：是一高度整合之復(fù)雜光子組件仿真設(shè)計(jì)分析軟件，它使用－有限差分時(shí)域之感謝閱讀模擬分析方法，藉以分析一般光束傳播法所無法建立模型分析的光子組件，例如光晶體與精品文檔放心下載環(huán)狀共振器等。因此，RSoft公司所開發(fā)的BeamPROP與FullWAVE軟體，兩者實(shí)際上是謝謝閱讀具有互補(bǔ)之作用。其主控程序?yàn)锽eamPROP之CADLayout系統(tǒng)，用來設(shè)計(jì)光波導(dǎo)組件及精品文檔放心下載光路，亦即BeamPROP與FullWAVE共享同一個(gè)CADLayout程序。精品文檔放心下載BandSOLVE：是目前世界上唯一一套商用的光子晶體能帶結(jié)構(gòu)模擬分析設(shè)計(jì)軟件。集謝謝閱讀成了CAD和仿真功能，可以對(duì)所有光子晶體部件的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)的計(jì)算,包括:二維或精品文檔放心下載三維的光子晶片和波導(dǎo)，二維或三維的腔體結(jié)構(gòu)問題以及光子晶體光纖。感謝閱讀GratingMOD：用以設(shè)計(jì)并分析在光纖/波導(dǎo)光柵元件之應(yīng)用軟件。體。其對(duì)于發(fā)展感謝閱讀WDM與DWDM特別有助益。它適合用來分析已知光柵結(jié)構(gòu)(Design)，亦可藉由量測(cè)或已精品文檔放心下載它適合用來分析已知光柵結(jié)構(gòu)(Design)，亦可藉由量測(cè)或已知頻譜－決定該光柵之特性謝謝閱讀(Synthesis)。知頻譜－決定該光柵之特性(Synthesis)。GratingMOD可以設(shè)計(jì)分析任何波導(dǎo)精品文檔放心下載橫向結(jié)構(gòu)(TransverseGratingMOD可以設(shè)計(jì)分析任何波導(dǎo)橫向結(jié)構(gòu)(TransverseProfile)，因感謝閱讀為它使用BeamPROP的CAD繪圖界面設(shè)計(jì)光柵結(jié)構(gòu)，并采用正交藕合模態(tài)理論謝謝閱讀(OrthogonalProfile)，因?yàn)樗褂肂eamPROP的CAD繪圖界面設(shè)計(jì)光柵結(jié)構(gòu)，并采用正交謝謝閱讀藕合模(OrthogonalCoupled-ModeTheory)與轉(zhuǎn)移矩陣法(TransferMatrixMethod)有效地分析精品文檔放心下載光柵特性。Coupled-ModeTheory)與轉(zhuǎn)移矩陣法(TransferMatrixMethod)有效地分析光柵特謝謝閱讀性。GratingMODGratingMOD可定義周期性縱向微擾(PeriodicLongitudinalPerturbation)以感謝閱讀產(chǎn)生縱向光柵結(jié)構(gòu)?？啥x周期性縱向微擾(PeriodicLongitudinalPerturbation)以產(chǎn)生縱向謝謝閱讀光柵結(jié)構(gòu)。其使得GratingMOD其使得GratingMOD適用於2D/3D的模擬，且運(yùn)算速度較謝謝閱讀Bi-DirectionalBPM更快速。適用于2D/3D的模擬，且運(yùn)算速度較Bi-DirectionalBPM更快謝謝閱讀速。DiffractMOD：適用于繞射光學(xué)結(jié)構(gòu)-例如:繞射光學(xué)元件、次波長(zhǎng)周期性結(jié)構(gòu)、光子能謝謝閱讀-/隙晶體的模擬設(shè)計(jì)軟體。元件、亞波長(zhǎng)周期性結(jié)構(gòu)、光子能隙晶體的模擬設(shè)計(jì)軟體。精品文檔放心下載DiffractMOD運(yùn)用包含快速傅立葉分解(fastFourierfactorization)與泛用傳輸線公式感謝閱讀(generalizedtransmissionlineformulation)-的嚴(yán)格藕合波分析謝謝閱讀(RigorousCoupledWaveAnalysis-RCWA)技波分析(Rigorous洲CoupledWaveAnalysis-精品文檔放心下載RCWA)技巧。它可以精確有效地模擬-具有任意網(wǎng)格結(jié)構(gòu)它可以精確有效地模擬-具有任意網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與基本單元折射率剖面的2D/3D結(jié)構(gòu)，并能分析介電(dielectric)、色散(dispersive)與耗損(lossy)等與基本單元折射率剖面的2D/3D結(jié)構(gòu)，并能分析介電(dielectric)、色散(dispersive)與耗損(lossy)等材料結(jié)構(gòu)。材料結(jié)構(gòu)。再者,使用者可彈性控制入射方向(incidentdirection)與照度極化(polarizationof再者,使用者可彈性控制入射方向(incidentdirection)與照度極化(polarizationofillumination)以完成模擬。illumination)以完成模擬。DiffractMOD與其他RSoft所開發(fā)-謝謝閱讀BeamPROP、FullWAVE、BandSOLVE、GratingMOD等元件模擬軟體共用CAD布局界面。軟體共用CAD布局界面。此CAD界面提供任意輪廓的精確定義與全參數(shù)化的設(shè)計(jì)模型環(huán)境。DiffractMOD中的繞射結(jié)構(gòu)布局,可直接選用FullWAVE(FDTD)進(jìn)行時(shí)域響應(yīng)(time-domainresponse)模擬，或選用BandSOLVE(PWE)進(jìn)行能帶結(jié)構(gòu)分析(bandstructureanalysis)。精品文檔放心下載FemSIM：運(yùn)用有限元素法(FEM-FiniteElementMethod)的泛用光子元件解模器(modesolver)，透過非均勻網(wǎng)格(non-uniformmesh)可用來計(jì)算任意元件中的任何橫切(transverse)與腔體(cavity)模態(tài)紀(jì)錄。應(yīng)用：可分析任何形狀的元件-包含彎曲與罕見的形狀。高度混合型元件-具高折射率對(duì)比(highindexcontrast)與smallfeaturesizes的元件結(jié)構(gòu)。耗損結(jié)構(gòu)(Lossystructures)。硅晶元件(例如:絕緣層上硅晶-SOIs-SilicononInsulator)。極化謝謝閱讀旋轉(zhuǎn)器(Polarizationrotators)。空心或?qū)嵭墓饩Ч饫w(Airorsolidcorephotonicfibers)。雷射與感謝閱讀光能隙晶體之缺陷與腔體(LaserandPBGdefectcavities)。謝謝閱讀MOST：用以優(yōu)化設(shè)計(jì)分析光電元件之軟體模組。以優(yōu)化設(shè)計(jì)分析光電元件之軟體模感謝閱讀組。初階的光子模型建立基本上牽涉到模擬，借以探究問題的相關(guān)物理特性;對(duì)於元件制造精品文檔放心下載的設(shè)計(jì)周期而言，了解系統(tǒng)完整的參數(shù)空間便顯得不可或缺。性;對(duì)于元件制造的設(shè)計(jì)周期謝謝閱讀而言，了解系統(tǒng)完整的參數(shù)空間便顯得不可或缺。這可能牽涉到對(duì)合適范圍參數(shù)空間的系精品文檔放心下載統(tǒng)搜尋與多重維度的自動(dòng)優(yōu)化。空間的系統(tǒng)搜尋與多重維度的自動(dòng)優(yōu)化。做為RSoft光子謝謝閱讀元件模擬軟體的自動(dòng)優(yōu)化模組，MOST可簡(jiǎn)化參數(shù)掃描與優(yōu)化的定義、計(jì)算及分析。掃描感謝閱讀與優(yōu)化的定義、計(jì)算及分析。-/Chapter7Tutorials第七章教程所有的教程都在Rsoft安裝目錄(EXAMPLES\FULLWAVE\TUTORIA)下可以找到原型實(shí)例。感謝閱讀Tutorial1:RingResonator教程1：環(huán)形共振器感謝閱讀本部分討論環(huán)形共振器的創(chuàng)建與分析。環(huán)形共振器是一種應(yīng)用廣泛的高Q值波長(zhǎng)濾波器。精品文檔放心下載首先介紹器件的布局與設(shè)置，然后討論脈沖分析（apulseanalysis）。脈沖計(jì)算感謝閱讀（pulsedcalculation）可以產(chǎn)生一個(gè)光譜響應(yīng)，讓分析器件的光譜特性，從而可以回避在連續(xù)模式下（CW）對(duì)整個(gè)波長(zhǎng)的參數(shù)掃描，節(jié)省分析時(shí)間，提高分析效率。最后，我們對(duì)器件的某一共振波長(zhǎng)進(jìn)行連續(xù)模擬（CWsimulation）。謝謝閱讀DeviceLayout:器件結(jié)構(gòu)：我們接下來要模擬的環(huán)形共振器為寬為0.2μm、折射率為3的波導(dǎo)，其共振波長(zhǎng)約為精品文檔放心下載μm。步驟：1、打開RSoftCAD-Layout：2、點(diǎn)擊創(chuàng)建新結(jié)構(gòu)按鈕（NewCircuiticon）謝謝閱讀3、設(shè)置如下參數(shù)（見下圖）：FreeSpaceWavelength：2；WaveguideWidth：0.2；謝謝閱讀-/BackgroundIndex：1；IndexDifference：2精品文檔放心下載DefiningVariables定義變量單擊EditSymbols按鈕Gap=0.2 L=0.5R=1.7R1=R-width/2 R2=R+width/2.感謝閱讀DrawingtheStructure畫器件結(jié)構(gòu)圖感謝閱讀我們將作圓形的波導(dǎo)（環(huán)）：首先畫個(gè)圓盤，然后在其中間挖個(gè)洞。感謝閱讀-/步驟：1、從菜單中選擇Options/Insert/Lens：感謝閱讀2、設(shè)置WaveguideWidth：2*R2，F(xiàn)rontRadius：R2，BackRadius：–R2；感謝閱讀3、中心挖洞：SelectModeicon,左擊畫好的圓盤（Lens#1），左擊DuplicateSelection謝謝閱讀按鈕，右擊圓盤（Lens#2）.設(shè)置WaveguideWidth：2*R1,FrontRadius：R1,精品文檔放心下載BackRadius：–R1andtheIndexDifference：0；點(diǎn)擊對(duì)話框中的More按鈕，設(shè)置感謝閱讀DisplayColor：Yellow,PriorityLevel：1,BackgroundIndex：精品文檔放心下載background_index+delta.-/4、接下來部分做一個(gè)buswaveguides：點(diǎn)擊SegmentMode按鈕 ，在右邊畫個(gè)段感謝閱讀狀波導(dǎo)，參數(shù)設(shè)置如圖所示：-/5、復(fù)制一個(gè)條形波導(dǎo)，參數(shù)設(shè)置如下圖所示：CheckingtheIndexProfile核對(duì)折射率分布感謝閱讀為了查看器件各部分折射率分布，點(diǎn)擊DisplayIndexProfile按鈕 ，選擇顯示模式謝謝閱讀DisplayMode為ContourMap(XZ)，設(shè)置參數(shù)如圖所示：感謝閱讀-/點(diǎn)擊Ok按鈕后，出現(xiàn)下圖描述的折射率分布情況（第二個(gè)圓盤優(yōu)先級(jí)別更高）：謝謝閱讀AddingTimeMonitors添加時(shí)間監(jiān)視（探測(cè)）器謝謝閱讀接下來將在器件中插入時(shí)間監(jiān)視器，為后面分析做準(zhǔn)備。我們將用兩個(gè)監(jiān)視器來測(cè)量場(chǎng)透射和衰減（transmittedanddropped）情況。謝謝閱讀步驟：1、選擇菜單Options/Insert/TimeMonitor：精品文檔放心下載-/2、選擇監(jiān)視器，復(fù)制一個(gè)，設(shè)置參數(shù)如下圖所示：3、最后器件的結(jié)構(gòu)如圖所示：-/Simulation:PulsedExcitation模擬：脈沖激發(fā)精品文檔放心下載這部分討論環(huán)形共振器的模擬和分析。我們將首先計(jì)算該共振器的一個(gè)波長(zhǎng)/頻率光譜，然后模擬器件工作在共振波長(zhǎng)下場(chǎng)的分布情況。精品文檔放心下載LaunchField激發(fā)場(chǎng)設(shè)置激發(fā)場(chǎng)的空間特征和時(shí)間特征。點(diǎn)擊EditPathways按鈕，點(diǎn)NewPathway按鈕，左擊左邊條狀波導(dǎo)，它的顏色變成亮的綠色，點(diǎn)擊OK。此時(shí)，我們已經(jīng)建立一個(gè)Pathway#1，單擊EditLaunch精品文檔放心下載Field按鈕

，注意設(shè)置LaunchPathway序號(hào)為1.LaunchType為SlabMode，點(diǎn)擊謝謝閱讀OK，返回CAD窗口。Wavelength/FrequencySpectrum波長(zhǎng)/頻率光譜謝謝閱讀點(diǎn)擊PerformSimulation按鈕 ，設(shè)置模擬參數(shù).時(shí)間步長(zhǎng)TimeStep設(shè)置足夠小以精品文檔放心下載滿足柯朗穩(wěn)定性條件（Courantstabilitycondition）,在空間網(wǎng)格尺寸（GridSize）為0.02謝謝閱讀μm，我們可以設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)為0.0135。-/接下來，點(diǎn)擊Output…按鈕，在FDTDOutputOptions窗口設(shè)置輸出選項(xiàng)，確認(rèn)meMonitor和WavelengthMonitor，和FrequencyMonitor設(shè)為Yes，然后點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉窗口。謝謝閱讀接下按Display…按鈕，設(shè)置OutlineColor為黑色Black。按下OK后，最后開始模擬。謝謝閱讀模擬結(jié)束后，結(jié)果如下圖所示，其中下方曲線圖為來自timemonitors的結(jié)果。精品文檔放心下載-/IncreasingtheResolutionoftheFFT提高FFT的分辨率謝謝閱讀要分析波長(zhǎng)光譜，可以ViewGraphs按鈕，選擇ring_pulse.pwm文件，顯示如下圖，精品文檔放心下載-/譜線態(tài)粗糙了，可以通過設(shè)置更大的stoptime值來提高譜線光滑度。下圖為StopTime設(shè)為2^15*fdtd_time_step時(shí)的結(jié)果。精品文檔放心下載-/Simulation:CWExcitation模擬：連續(xù)激發(fā)感謝閱讀通過脈沖激發(fā)模擬，我們可作出環(huán)形共振器的波長(zhǎng)光譜。在連續(xù)激發(fā)下，我們將分析共振器在波長(zhǎng)為1.977μm的情形。D感謝閱讀點(diǎn)擊EditGlobalSettings按鈕 ，設(shè)置FreeSpaceWavelength：1.977。感謝閱讀點(diǎn)擊PerformSimulation按鈕，將激發(fā)模式Excitation設(shè)為CW，同時(shí)將StopTime設(shè)謝謝閱讀2^14*fdtd_time_step，輸入一個(gè)新的輸出文件前綴OutputFilePrefix，如ring_cw。模擬結(jié)構(gòu)如下圖所示。謝謝閱讀-/上圖連續(xù)激發(fā)CW模擬結(jié)果與脈沖激發(fā)所預(yù)言相一致。我們看出在波導(dǎo)中電場(chǎng)能量逐漸增強(qiáng)，最后電磁場(chǎng)幾乎全部傳輸?shù)捷敵霾▽?dǎo)。因此，通過利用脈沖激發(fā)和連續(xù)激發(fā)兩種類型的模擬計(jì)算，我們?nèi)菀啄塬@得器件的光譜響應(yīng)及其工作在共振波長(zhǎng)的電場(chǎng)場(chǎng)傳播情形。精品文檔放心下載Tutorial2:PBGCrystal:SquareLattice感謝閱讀教程2：PBG晶體：四方晶格（PBG:photonic-bandgap光子帶隙）感謝閱讀這個(gè)教程主要介紹光子晶體晶格（四方晶格為例）作圖，然后利用FDTD方法分析這些晶格的光學(xué)性質(zhì)。我們將計(jì)算此光子晶體的光譜響應(yīng)，從而揭示存在光子帶隙。分析過程采用時(shí)間響應(yīng)譜的傅立葉變換來獲得系統(tǒng)的頻率響特性。整個(gè)模擬過程將進(jìn)行兩次計(jì)算，分別對(duì)應(yīng)于兩種邊界條件：完美匹配層邊界條件PML；周期性邊界條件。感謝閱讀Latticelayout晶格布局建立晶格的方法有多種，接下來我們采用ArrayLayoutXZutility工具來創(chuàng)建所需的四方晶格。謝謝閱讀BaseLatticeGeneration基準(zhǔn)晶格的創(chuàng)建感謝閱讀菜單Utility/ArrayLayoutXZ謝謝閱讀-/LatticeCustomization定制晶格感謝閱讀點(diǎn)擊EditGlobalSettings按鈕，設(shè)置背景折射率BackgroundIndex為1，折射率差I(lǐng)ndexDifference為2.4（GaAs），偏振Polarization為TE，自由空間波長(zhǎng)FreeSpaceWavelength為Period/0.45。按OK關(guān)閉窗口。精品文檔放心下載（設(shè)置變量Period=0.6μm，Radius=0.18）精品文檔放心下載CheckingtheIndexProfile核對(duì)折射率分布感謝閱讀點(diǎn)擊DisplayIndexProfile按鈕，設(shè)置DisplayMode為ContourMap(XZ)，ComputeStepinXandZ為0.02，SliceStepinbothXandZ為ComputeStep。精品文檔放心下載-/點(diǎn)擊OK后，結(jié)果見下圖。InsertingTimeMonitors插入時(shí)間監(jiān)視器精品文檔放心下載菜單Options/Insert/TimeMonitors，設(shè)…置timeMonitorType為DefaultField，TimeAverage為No，F(xiàn)requency