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、MODESolutions软件介绍2、MODESolutions软件应用范围3、MODESolutions应用实例库2一:MODESolutions软件介绍1、软件概述•MODESolutions能够准确模拟支持导模的各种结构。MODESolutions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软件介绍•MODESolutions的eigensolver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。•Propagator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。•Propagator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。•Propagator可以很快地模拟几百微米的尺寸的器件。4、使用MODESolutions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、模式Solutions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软件介绍•Eigensolver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7二、MODESolutions软件应用范围1、模式Solutions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实例一:箭头波导1、箭头波导•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箭头波导•第一步:构建箭头波导和易于使用的CAD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箭头波导•第二步:扫过折射率来定位低损耗TM和TE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2.0dB/cm而TE-like模式的值为921dB/cm12箭头波导•第三步:确定远辐射剖面的低损耗TM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箭头波导•第四步:计算色散和传播损失低损耗的TM箭头模式作为函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表明,传播损失增加戏剧性地远离低损耗的波长大约630nm设计波长增加16箭头波导•第五步:自动化仿真和分析,确定耦合的敏感性聚焦的高斯光束对TM-like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0.1NA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实例二:光纤同轴布拉格1、Microstructured光纤-光学设计、色散计算和耦合效率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光纤同轴布拉格•第一步:构建microstructured光学、同轴布拉格光纤和易于使用的CAD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光纤同轴布拉格•第二步: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光纤同轴布拉格•第三步:确定辐射轮廓microstructured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-boundmicrostructured模式光纤的结果在一个特点,环形远辐射轮廓24光纤同轴布拉格•第四步:计算色散和传播损失的微结构光纤模式作为函数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光纤同轴布拉格•第五步:自动化仿真和分析,确定耦合的敏感性3微米锥形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。使用模式解决我们的计算模式的轮廓3微米直径的光纤和重叠它与财政部模式作为函数的相对位移耦合效率的峰值1.2%的结果,但鉴于径向对称财政部的领域,horizontally-polarized锥形纤维不能夫妇财政部在竖直对称平面27实例三:间隙表面等离子激元波导1、Gap表面等离子体波导提供ultracompact传输和高效的耦合效率•在这个例子中,我们分析模式的结构缺口表面等离子体波导,确定传播损失这结构的波长1550纳米。结合优化和参数扫描分析框架采用时域有限差分的解决方案,和内置的重叠计算器在模式的解决方案,我们调查不同的机制包括end-fire耦合与高钠镜头和一个光学天线结构来确定最佳途径夫妇光明进入了差距表面等离子体波导,优化几何最大化输入耦合。29间隙表面等离子激元波导•第一步:构建差距表面等离子体波导模型在模式的解决方案模式解决方案的用户界面显示了所有的模拟对象需要计算响应表面等离子体波导的差距,包括等级网格功能,尤其强大描述快速现场的偏差在表面等离子体设备。对象可以移动和缩放和简单的鼠标的动作,可以参数化设计通过结构组织。橙色网格显示了计算网格的位置在模式解决方案的评分虽然对称或不对称的边界条件可以减少计算量,我们首先执行一个完整的计算,以找到感兴趣的模式30间隙表面等离子激元波导•第二步:扫过折射率查找差距表面等离子体波导模式的兴趣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,或者搜索附近最大折射率在波长的操作。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有效的指数,传播损失表示在长度单位指定的用户,TE很小的模式用户界面允许一个快速绘制个人电场与磁场的组件,电场与磁场强度,能量密度,x,y,z亭向量32间隙表面等离子激元波导•第三步:计算出想象的差距部分表面等离子体波导传播常数随波导宽度内置的脚本语言的模式解决方案允许用户
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