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[教程] Rsoft软件及应用

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发表于 2020-7-10 16:20:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 cbwheart 于 2020-7-10 16:40 编辑

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-difference beam propagation method)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、输入场以及各种显示、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,以图形方式显示域的特性以及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 CAD Layout 系统,用来设计光波导组件及光路,亦即 BeamPROP 与 FullWAVE 共享同一个 CAD Layout 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及光子晶体光纤。
  
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(Design),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-决定该光栅之特性(Synthesis)。知频谱-决定该光栅之特性(Synthesis)。 GratingMOD 可以设计分析任何波导横向结构(Transverse GratingMOD可以设计分析任何波导横向结构(Transverse Profile),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(Orthogonal Coupled-Mode Theory) 与转移矩阵法(Transfer Matrix Method)有效地分析光栅特性。 Coupled-Mode Theory)与转移矩阵法(Transfer Matrix Method)有效地分析光栅特性。 GratingMOD GratingMOD 可定义周期性纵向微扰(Periodic Longitudinal Perturbation)以产生纵向光栅结构。 可定义周期性纵向微扰(Periodic Longitudinal Perturbation)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-Directional BPM 更快速。适用于2D/3D的模拟,且运算速度较Bi-Directional BPM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(fast Fourier factorization)与泛用传输线公式(generalized transmission line formulation) -的严格藕合波分析(Rigorous Coupled Wave Analysis - RCWA)技波分析(Rigorous洲Coupled Wave Analysis - 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(dielectric)、色散(dispersive)与耗损(lossy) 等与基本单元折射率剖面的2D/3D结构,并能分析介电(dielectric)、色散(dispersive)与耗损(lossy)等材料结构。 材料结构。 再者, 使用者可弹性控制入射方向(incident direction) 与照度极化(polarization of再者,使用者可弹性控制入射方向(incident direction)与照度极化(polarization of illumination) 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FullWAVE (FDTD)进行时域响应(time-domain response)模拟,或选用BandSOLVE (PWE)进行能带结构分析(band structure analysis) 。
FemSIM:运用有限元素法(FEM- Finite Element Method)的泛用光子元件解模器(mode solver),透过非均匀网格(non-uniform mesh)可用来计算任意元件中的任何横切(transverse)与腔体(cavity)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(high index contrast)与small feature sizes的元件结构。耗损结构(Lossy structures) 。硅晶元件(例如:绝缘层上硅晶- SOIs- Silicon on Insulator)。极化旋转器(Polarization rotators)。空心或实心光晶光纤(Air or solid core photonic fibers)。雷射与光能隙晶体之缺陷与腔体(Laser and PBG defect cavities)。
  
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。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、计算及分析。扫描与优化的定义、计算及分析。

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 楼主| 发表于 2020-7-10 16:21:23 | 显示全部楼层
光束传播法是目前光波导器件研究与设计领域最流行的方法之一,其基本思想是在给定初始场的前提下,一步一步地计算出各个传播截面上的场。
光束传播法最早是由M.D.Feit等人于1978年研究光场及大气激光束传播时提出的。最早的BPM是以快速傅里叶变换(Fast-Fourier Transform,称FFT)为数学手段实现的,称为FFT-BPM。
D.Yevick等人于1989年提出了一种新方法—有限差分光束传播法FD-BPM,用差分的方法将横截面上的场离散化。
FD-BPM还被广泛用于分析光在各种无源波导器件、具有二阶非线性效应的波导以及有源器件的传输。

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 楼主| 发表于 2020-7-10 16:21:50 | 显示全部楼层
3. 学习重点
学习使用本软件;
掌握学习专业软件的方法;
学习将已有专业知识应用于波导设计的方法和技巧

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 楼主| 发表于 2020-7-10 16:22:06 | 显示全部楼层
4 注意事项
入手简单、精通较难
理论与实践相结合
注重结果分析

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 楼主| 发表于 2020-7-10 16:22:25 | 显示全部楼层
美国RSOFT设计集团公司是一家世界著名的光通信模拟设计和仿真软件开发商,也是世界上唯一一家提供一系列涵盖器件、系统到网络层模拟设计软件服务的公司,产品广泛应用于光器件、光通信系统、宽带网中的城域网、长距离传输设备以及接入设备的设计与开发上。
世界上有近千家光通信生产企业、科研院所在使用RSOFT的软件从事设计和规划工作。RSOFT设计集团在软件的开发与销售上都取得了令人瞩目的成功,创下了多项世界第一。

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 楼主| 发表于 2020-7-10 16:22:41 | 显示全部楼层
BeamPROP :基于光束传播法的光波导设计软件
FullWAVE :基于时域有限差分法的光波导设计软件
BandSOLVE:光子晶体分析设计软件
DiffractMOD:  衍射光学结构器件分析设计软件
GratingMOD:  光栅分析设计软件
LaserMOD:LaserMOD是用于仿真半导体激光器性能的模拟分析软件

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 楼主| 发表于 2020-7-10 16:23:56 | 显示全部楼层
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。此软件由美国RSOFT公司出品,1994年投入市场,被大学及产业公司的开发设计人员广泛使用。
此软件使用先进的有限差分光束传播法 (finite-difference beam propagation method, FD-BPM)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。

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 楼主| 发表于 2020-7-10 16:24:13 | 显示全部楼层
其主程序为一套完善的用于设计光波导元件和光路CAD的设计系统,且可控制相关的模拟参数,如:数值参数、输入场以及各种显示、分析功能选项。
另一程序为模拟程序,它可以在主程序内或独立执行模拟分析工作,以图形方式显示场的特性以及用户感兴趣的各种数值特性。

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 楼主| 发表于 2020-7-10 16:24:40 | 显示全部楼层
1  变量表的设置给设计带来了很大的灵活性。
2  用户可编程功能适应于快速的参数变化。
3  2D结构包括:线性的、锥形的、曲线的、Y形分支波导、透镜和多边形
4  3D结构包括:光纤、通道(矩形)、扩散、脊型、多层波导、用户自定义形式
5  用户可以自定义:波导两端的位置、宽度、高度和沿传播轴方向的折射率

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 楼主| 发表于 2020-7-10 16:25:03 | 显示全部楼层
6 每个部件都有它自己的属性设置,通过点击鼠标右键可以得到相应的对话框。参数包括形状信息(锥形的,弯曲的,及其数值)、光学特性(折射率类型和数值)。这种基于目标(面向对象)的输入模式非常自然和灵活。
7  波导部件的每个参数(如:位置坐标、宽度、折射率)能由算术表达式指定,包括用户自定义变量,或者是一个常数。
8  当制图和设计完成时,波导光路输出,作为掩模的模版。
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