【Rsoft】Rsoft中文教程软件
Optiwave 软件及应用
第一章绪论
1. 学习内容
基于光束传播法，用于光波导器件设计和分析的一个软件
2. 光器件数值模拟的意义
?它为光器件研究提供一个低成本的试验空间和合理的实验方案；?通过数值模拟，可以进一步理解光波导的基本原理。
光束传播法(Beam Propagation Method，简写BPM)
?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。
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；
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
5 RSOFT 软件综述
?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。
7 Rsoft 无源器件设计套装
? 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
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。
?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。
一. CAD系统的功能特点：
? 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
? 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。
二. BeamPROP的特点：
? 1在全三维快速计算中使用的是ADI（alternating direction implicit）算法。
? 2 采用透明的边界条件。
? 3 通过多级的PADE技术进行宽角度传播。
? 4 边界配置进行动态选择
? 5 计算模式的传播常数和场
? 6 自动的远场计算
? 7 综合计算因电极或热效应产生的折射率扰动。
? 8 用于分析的用户自定义的光路径和监视器
? 9 集成的、实时的分析和图形显示
? 10 多种参数缺省值的智能选择
? 11 用于优化设计的自动参数扫描
(2) FullWAVE
?是一个高度集成的应用于复杂的光电元件模拟设计分析软件。?它使用有限时域差分(finite-difference time-domain,FDTD)分析法分析一
般光束传播法和其他软件包所无法建模分析的光电元件，例如：光子带隙、环状共振器等。
?主控程序是BeamPROP的完整的CAD 绘图系统, 用来设计光波导元件和光路。功能及特点
? 1.可画任意晶体结构设计的绘图工具
? 2.任意的段定位使结构绘图非常灵活
? 3.使用BeamPROP的CAD界面：特别为设计光路设计的完整、用户界面友好的CAD系统
? 4.为灵活设计采取自然的、基于目标的输入模式：用户可编程的快速参数变更
? 5.二维波导结构: 直线型的、锥型的、曲线型的、Y型分枝的、透镜、多边形的
? 6.三维波导结构 : 光纤、通道、扩散形的、脊形的，多层波导和
用户自定义波导结构
? 7.用户自定义的锥形波的位置、宽度、高度和沿传播轴方向的折率? 8.用户自定义折射率特性，转换为传播轴方向的折射率
? 9.为生成掩模的多层波导绘图
? 10.自动生成掩模文件，格式有：Auto CAD的DXF格式、GDS-Ⅱ的CAD格式
? 11 基本的波导元件象直线的、锥形的、Y形分岔的波导切片容易在工具栏中选择，用鼠标即将其填加到绘图当中。
? 12 位置坐标也可直接设定：设定绝对坐标值或通过设定与任何其他光波导器件的位移和角度。
? 13 任何时候，一个或几个组件可能被选择、移动、比例放大或缩小、删除或重新插入。我们独特的设计方法来自于一个非常灵活的系统，在这里任何合理的愿望都可以实现，如：后置、空间变化等。? 14 每个部件的属性都可以通过点击鼠标的右键来获得，参数包括形状信息如是锥形还是曲线的，其类型和大小；光特性信息，诸如折射率类型和数值。这种基于目标设计的输入模式非常自然和灵活。每一个波导组成部分的参数（如：位置坐标、宽度、折射率）能由用户指定的算术表达式来定义，甚至可以是一个常数。
? 15 当图层布局和设计完成时波导回路能运行AutoCAD 文件和GDS-IICAD文件格式输出，以生成掩模模版。
时域有限差分法特点
? FullWAVE使用有限差分时域分析方法（FDTD）对任何光子部件严
格解麦克斯韦方程，具有二维和三维模拟算法；
? PML边界条件采用PML边界条件算法，提高计算效率；
?可以计算色散、非线性材料中的传光
（3）BandSOLVE
? 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。
?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体和波导，二维或三维的腔体结构问题以及光子晶体光纤。功能特点
?任意结构的能带图
?平面的或三维的光子晶体组件的能隙设计及设计优化
?腔体结构/ 缺陷结构
?常规的和有缺陷的光子晶体光纤设计
?模式场的计算与显示
(4)DiffractMOD
?是一个综合型设计工具软件。
?它应用于衍射光学结构领域，如衍射光学元件、亚光波周期性结构及光子晶体。这一软件严格建立在耦合波分析技术上；
?任意栅格结构和单晶格折射率特征结构的3D和2D的图像都可以精确且清晰地显示出来。
?除了非传导性物质，弥散的、有损耗的物质结构可以使用外，它在
金属系统也可以得到应用。
应用
· 1. 弥散光学元件
? 2. 表面光刻和大折射率光栅
? 3. 波长滤波器
? 4. 纳米平面印刷
? 5. 偏振敏感仪器
? 6. 人造绝缘镀膜
? 7. 光致电压系统
? 8. 三维显示
? 9. 激光空间通信
? 10. 光数据存储
? 11. 光谱学
? 12. 微透阵列
? 13. 光束分裂，整合，修整
(5)GratingMOD ?是一种分析和综合处理在光纤和集成光波
导线路中复杂的光栅特性的设计工具。
?快速算法能处理任意光栅的二维或三维光
波导特性，这使得GratingMOD成为Rsoft
公司软件库的一个有效的补充。
分析对象
?色散补偿
?复用/解复用
?上传/下载滤波器
?光放大器中的增益平坦滤波器
?波长转换器
?锥形波导光栅
?光栅助耦合器
?多段光栅回路
?带相位偏移的光栅
?表面凹凸与大折射率光栅
(6) LaserMOD
?是用于仿真半导体激光器性能的模拟分析软件。此软件以伊利诺斯大学所开发的著名的Minilas-II 算法为基础。
? LaserMOD通过CAD制图和使用量化器件几何结构的全耦合数值法则，求解光载波传输，光学特性与载流子-光子之间的交互作用。?模式求解
Rsoft软件简介和使用教程
RSOFT使用教程 目录 Rsoft简介 (3) Chapter 7 Tutorials 第七章教程 (5) Tutorial 1: Ring Resonator 教程1：环形共振器 (5) Device Layout: 器件结构： (5) Defining Variables 定义变量 (6) Drawing the Structure 画器件结构图 (6) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (9) Adding Time Monitors 添加时间监视（探测）器 (10) Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发 (12) Launch Field 激发场 (12) Wavelength/Frequency Spectrum 波长/频率光谱 (12) Increasing the Resolution of the FFT 提高FFT的分辨率 (14) Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 (16) Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 (17) Lattice layout 晶格布局 (17) Base Lattice Generation 基准晶格的创建 (17) Lattice Customization 定制晶格 (18) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (18)
Inserting Time Monitors 插入时间监视器 (19) Launch Set Up 激发场设置 (20) Simulation 模拟 (21) Data Analysis 数据分析 (22) Switching Polarization 改变偏振为TM模 (23) Periodic Boundary Condition Set Up (24) Tutorial 3: PBG Crystal: Tee Structure 教程 3：PBG晶体： T型结构 (24) Tutorial 4: PBG Crystal: Defect Mode 教程四：PBG 晶体：缺陷模型 (24)
Rsoft软件简介和使用
目录 Rsoft简介 (3) Chapter 7 Tutorials 第七章教程 (5) Tutorial 1: Ring Resonator 教程1：环形共振器 (5) Device Layout: 器件结构： (5) Defining Variables 定义变量 (6) Drawing the Structure 画器件结构图 (6) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (9) Adding Time Monitors 添加时间监视（探测）器 (10) Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发 (12) Launch Field 激发场 (12) Wavelength/Frequency Spectrum 波长/频率光谱 (12) Increasing the Resolution of the FFT 提高FFT的分辨率 (14) Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 (16) Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 (17) Lattice layout 晶格布局 (17) Base Lattice Generation 基准晶格的创建 (17) Lattice Customization 定制晶格 (18) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (18) Inserting Time Monitors 插入时间监视器 (19) Launch Set Up 激发场设置 (20)
浅谈Rsoft软件在光纤光学教学中的应用
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/8012890892.html, 浅谈Rsoft软件在光纤光学教学中的应用 作者：刘春兰魏勇苏于东 来源：《理科爱好者(教育教学版)》2018年第02期 【摘要】光学作为理学类专业的一门基础学科，在本科生教育中占有非常重要的地位， 近年来光纤光学已被引入了本科及研究生课堂。本文提出了在光纤光学教学中使用Rsoft软件进行仿真分析，结合该软件的使用特点，采用软件仿真的实验教学方式，将光纤传播理论中难懂的理论知识转变为可视化的图像显示，直观的反应光纤传光特点，帮助学生理解和分析，有效提高教学质量和教学效率。 【关键词】Rsoft；仿真；光纤光学 【中图分类号】G612 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8437（2018）10-0002-02 近年来，光纤技术发展迅速，已广泛应用于通信、生物、化学、医学等各个领域。“光纤光学”是光学专业研究生的专业课，是本科生“高等光学”学科中的主要章节，具体内容涉及了光纤通信、光纤传感、薄膜光学等众多学科，具有内容广泛、理论深厚、知识更新快速、理论与实际紧密联系等特点[1]。 在教学中我们发现，光纤光学成为高等光学学科中最为难懂的一部分内容，因目前的教科书就这部分内容给出长篇大论的理论推导，学生理解十分困难，从而导致失去学习兴趣，影响教学效果。为解决这一实际问题，我们在实验课程中引入Rsoft软件进行仿真教学，将理论分析结果可视化，通过参数设置帮助学生理解数学模型中各个参量的实际意义，使计算结果生动、直观的展示在学生面前，激发学生独立思考的学习兴趣，提高学生逻辑思维和动手能力。此外，通过该仿真软件的学习，还可帮助研究生在学习理论知识之外掌握基本科学研究的理论学习方法，为研究生从事科研项目奠定基础。 1 利用Rsoft进行光纤传感仿真 仿真是指利用数学建模的方法，复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或存在设计中的系统。当光纤技术更新换代快，且光纤作为教学耗材价格昂贵又不易操作时，仿真成为一种有效的教学研究手段。 Rsoft是一款基于先进的有限差分光束传播法的专业软件，高度集成了计算机辅助设计和模拟仿真，集基于光束传播法的光波导设计、基于时域有限差分法的光波导设计、光子晶体分析设计、衍射光学结构器件分析设计和光栅分析设计等于一身。作为一个基于多种数学分析方法的系统模拟器，Rsoft具有强大的模拟环境、真实的器件和相对简单的操作方式。它的性能可以通过matlab软件或其他可编程软件进行扩展，其用户界面简单，且可调参数明显。 2 仿真实例
RSoft-仿真软件指导书
RSoft 仿真软件指导书 RSoft是一款非常实用的光波导仿真软件。其中包含了BPM,FDTD,FEM等多种算法，使得它能够适用于各种不同要求场合。本课程主要使用RSoft算法集中的BPM算法对光波导和简单光波导器件进行仿真计算，从而对光在波导中的传输有一定得了解。 一、软件CAD界面： 下载网站上的压缩包，解压缩后运行C:\Program Files\RSoft\bin文件夹中的bcadw32.exe，即出现如下图所示的CAD界面。此界面是定义波导结构和下一步计算的前提。 二、单根波导的仿真： 在软件中，点击左上角的”New Circuit”按钮，如图所示。
点击后弹出基本设置对话框，波导的一些基本特性参数需要在此设定。我们模拟目前光通信系统中应用最为广泛的掩埋型二氧化硅波导（channel型）。波导横截面的尺寸结构为6um*6um，芯层折射率为1.465，包层折射率为1.455（包层和芯层的折射率差为0.01），通信波长为1.55um。基本参数的设定如下图所示（注意，软件中关于长度的单位均为um）：
设置完毕后点击”OK”，进入CAD界面。
首先画一根直波导。点击”Segment mode”（新建文件时默认就是此模式），如上图红圈所示。之后在空白的CAD窗口中某一处单击鼠标左键，在任意另一处再单击左键，即可画出一条波导，如下图所示。
到目前为止，画出的波导是任意的，我们还需要对它进行设置，满足我们设计的要求。将鼠标移动至波导上（红色区域上），再单击鼠标右键，会弹出波导的设置菜单。由于我们只需要仿真普通的直波导，所以大部分设置保持默认即可。主要需要调整波导的位置。在RSoft 软件中，波导位置是由首尾两个坐标确定的，并且BPM计算的光是只沿着z轴传播（即竖直方向），这个是需要特别注意的。具体设置见下图。
RSoft 指导
Rsoft软件使用说明 洪建勋 本说明主要讲解Rsoft软件中Beamprop和Fullwave模块的使用，Beamprop是采用光束传播法来仿真的，Fullwave是采用时域有限差分法来仿真的。具体的算法理论这里不做详细的讲解，可以参考相关的书籍，特别是时域有限差分法，相关的书籍很多。Beamprop和Fullwave模块在同一个环境中运行，因此CAD画图方法基本是一样的。本说明不能成为一个完整的教材，因此这里只对软件做简单的说明，不能面面俱到，描述也尽量简洁，不够清晰之处请结合实际操作理解。本软件也不能对光电子器件的工作原理和设计方法进行讲解，这方面的知识需要参考其他的资料。 1.Rsoft软件安装及界面介绍 1.1 安装 安装完成之后将"bin" 和 'lincenses'文件夹拷贝到安装目录下，覆盖原来的文件夹。 1.2界面介绍 运行软件之后显示如下 包括菜单和快捷按钮，菜单和一般软件的布局功能相似，应该很好理解，说明如下。File：新建、打开、保存、打印、输出GDS2等格式文件。 Edit：复制、粘贴、剪切、旋转、转换成多边形、平坦化。 View：全局视图、放大、缩小。 Option：选项设置、全局设置。 Run：计算 快捷按钮介绍如下。包括基本操作按钮、画图按钮、数据查看与仿真按钮。
下图标注了一些常用的按钮的名称，其他的按钮或是相关的设置很少用到，一般选默认。 1.3坐标系 界面中显示的是X和Z坐标，Y坐标垂直于界面，由里指向外。二维时，y向无穷大， 不需要设置y坐标。
2 CAD画图 两个模块的画图方法是一样的，这里，以BEAmprop为例。 2.1 新建一个文件 点击新建出现下图，主要是选择仿真模块，设置全局参数。 这里需要对全局设置进行说明，每次画一个部件，它的各个参数默认取全部设置中的值。背景折射率是指没有波导的空间的折射率。折射率之差决定了波导的折射率，比如背景折射
【Rsoft】Rsoft中文教程软件
Optiwave 软件及应用 第一章绪论 1. 学习内容 基于光束传播法，用于光波导器件设计和分析的一个软件 2. 光器件数值模拟的意义 ?它为光器件研究提供一个低成本的试验空间和合理的实验方案；?通过数值模拟，可以进一步理解光波导的基本原理。 光束传播法(Beam Propagation Method，简写BPM) ?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。 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； 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 5 RSOFT 软件综述 ?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
Rsoft的使用教程
Optiwave 软件及应用
第一章绪论 1. 学习内容基于光束传播法，用于光波导器件设计和分析的一个软件 2. 光器件数值模拟的意义 ?它为光器件研究提供一个低成本的试验空间和合理的实验方案； ?通过数值模拟，可以进一步理解光波导的基本原理。
光束传播法(Beam Propagation Method，简写BPM) ?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。
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；
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
5 RSOFT 软件综述 ?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。
E算量软件使用教程
第一章、E算量基本介绍 1、软件特点 ○1、E算量以Excel为主,CAD提取为辅的算量软件;数据清晰、核对方便,尤其适合做结算 ○2、含计算稿、CAD提取、电气工程、给排水、通风工程、土建工程、方格网表、钢筋表、钢结构表等 ○3、可直接打开CAD图,从CAD图提取长度、面积、个数、标注等数据到表格里 ○4、“公式”窗口里包含了大量常用公式(用户也可添加公式),随时可调用到工程表格里 ○5、计算稿里可用“序号小计法”分级计算工程量,也可分级汇总工程量;汇总方式多样,如可按清单、按定额、按编码、按名称汇总工程量等。 ○6、参数表可一次性算完相关工程量,利用“分类汇总”,可按规格汇总工程量 ○7、电气工程表,可一次算完管、线工程量;自动汇总,并按设置表排序工程量 ○8、通风工程表,可自动计算风管厚度,一次算出风管、保温层工程量,并自动汇总 ○9、给排水工程表,含计算稿所有功能,且可自动分规格汇总 ○10、有强大的审查功能,如可反查工程量来源、检查计算式错误等 ○11、有审核修正模式,被修正数据自动以上标显示,便于新旧数据对照查瞧 ○12、在“清单、定额”窗口里,可套用子目,也可下载全国各地库 2、软件界面 E算量就是以Excel为主要开发平台、同时集成了AutoCAD;整体界面如下:
E算量工具条 CAD窗口 左方功能窗口 工程表格 (注意:电脑必须先安装office、CAD完整版,E算量才可正常运行) 2、1、菜单栏 -》可选择不同专业模板,新建工程 -》打开已做工程 -》保存工程表格 -》保存工程表格、及图纸 -》另存当前工程表格 -》另存当前打开的表格 -》将以前表格插入到当前工程 -》生成当前表格的副本 -》针对工程全局的设置 -》针对当前表格的设置 -》刷新计算当前表格 -》打印预览当前表格 -》查杀excel,提高安全性 -》套用清单、定额子目时,原有“名称”列不变 -》该单元格不应用列公式 -》该单元格应用列公式 -》可多种方式隐藏、删除行列 -》根据关键列排序 -》批量调整单元格数值 -》设置当前列的下拉项 -》将当前单元格设为一个变量 -》为单元格设置大写金额转换公式
Rsoft软件简介与使用
目录 Rsoft简介.......................................................................................................................................... Chapter 7 Tutorials 第七章教程....................................................................................................... Tutorial 1: Ring Resonator 教程1：环形共振器............................................................................. Device Layout: 器件结构：............................................................................................... Defining Variables 定义变量............................................................................................. Drawing the Structure 画器件结构图................................................................................ Checking the Index Profile 核对折射率分布 .................................................................... Adding Time Monitors 添加时间监视（探测）器........................................................... Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发................................................................................ Launch Field 激发场 .......................................................................................................... Wavelength/Frequency Spectrum 波长/频率光谱............................................................. Increasing the Resolution of the FFT 提高FFT的分辨率................................................ Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 .................................................................................... Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 ........................................ Lattice layout 晶格布局..................................................................................................................... Base Lattice Generation 基准晶格的创建......................................................................... Lattice Customization 定制晶格 ........................................................................................ Checking the Index Profile 核对折射率分布 .................................................................... Inserting Time Monitors 插入时间监视器 ........................................................................ Launch Set Up 激发场设置 .............................................................................................. Simulation 模拟 ................................................................................................................................. Data Analysis 数据分析 ..................................................................................................................... Switching Polarization 改变偏振为TM模 ....................................................................... Periodic Boundary Condition Set Up ................................................................................................. Tutorial 3: PBG Crystal: Tee Structure 教程 3：PBG晶体： T型结构 ...................................
Rsoft简介
1．波束传播法介绍 波束传播法是常用的设计和模拟波导传输特性的方法。波束传播法求解时需要两个基本的已知条件，即波导结构的折射率分布和波导输入端的输入光波的场分布(,,)n x y z 和(,,)u x y z 。用该算法对确定的波导传输进行数值模拟计算时还需要已知以下输入变量： (1)计算区域{min max (,)}x x x ∈ {min max (,)}y y y ∈，和{min max (,)}z z z ∈ (2)横向栅格尺寸Δx 和Δy ； (3)纵向步进Δz 。 在标量近似的情况下，波导中的光波可用表征单色光波的亥姆霍兹方程表示： ()2222222 ,,0k x y z x y z θθθθ???+++=??? (1) 这里标量电场被表示为(),,,(,,)twt E x y z t x y z e θ?=式 (1)中0(,,)(,,)k x y z k n x y z =表示空间相关的波数，其中02/k πλ=表示自由空间的波数，(),,n x y z 表示波导的折射率分布。 除了标量假设外，式 (10 )是精确的。在通常的波导传输中，光场φ沿波导光轴传输时变化最快的变量是相位。设光是沿波导的Z 轴传输，为了便于分析迅速变化的相位变量，通过下式引入一个所谓的慢变化场u ， _ (,,)(,,)t kz x y z u x y z e θ= (2) 式中k 是表征场φ中的平均相位变化的一个常数，它被称为参考波数。利用参考波数可以由__ 0k k n =表征出参考折射率n ，其中0k 表示真空中的波数。把式 (2)代入亥姆霍兹方程 ( 1) 可以得到表征慢变化场u 的方程： 2 222__2222220u u u u i k k k u z z x y ??????++++?=???????? (3) 上式除了用慢变场用u 表示外，其意义完全等效于精确的亥姆霍兹方程。设场u 随z 的变化非常慢，以致式 (3)中的第一项相对于第二项而言可以忽略。在此假设情况下式 (3)可以简化为 222_22_222u i u u k k u z x y k ?????????=++???????????? (4) 这是光束传播法应用于三维(3D)波导的最基本的传输方程。对于二维(2D)波导，只要忽略式 (4)中的y 变量即可。给定输入场(0,0,0)u ，即可根据式 (4)求出光波在波导z >0中的演变。 式 (4)是一个差分方程。利用有限差分技术，垂直于波导传输方向z 的任意一个离散的横截面xy 上的任一个离散的点处的场都可以得到准确的表示。给定一个z 平面上的场分布就可以通过数值迭代的方法求出沿传播方向的下一个z 平面上的场分布。为了简化分析过程，下面用二维标量场进行数值分析，三维场只需增加一个变量即可。
Rsoft软件(BPM,光束传播法模拟)中文课件(第1-3章)江苏大学陈明阳教授编写 2018最新版
光通信器件设计 江苏大学 光电信息科学与工程系 陈明阳 2018.9
主讲教师简历 ?陈明阳，博士，江苏大学教授，光电系系主任，江苏省“青蓝工程” 培养对象。博士论文曾获2006年度全国优秀博士学位论文提名奖，导师为我国集成光学创始人于荣金教授。香港城市大学电子系访问研究员（2014-2015）。 ?现为IEEE、OSA会员，中国光学学会高级会员，科技部重点研发计 划项目、国家自然科学基金项目等评审专家。 ?主要从事特种光纤结构设计及光纤技术应用等研究工作。主持完成 国家、省部级和横向课题10多项。 ?发表论文70余篇，其中基于光束传播法应用方面的论文30多篇。在 Optics Letters、Optics Express、IEEE Photonics Technology Letters等国际光学期刊上发表SCI收录论文50余篇，其中SCI二区论文17篇。论文总计被SCI引用500多次。 ?获授权发明专利40余项，授权PCT专利（美国发明专利）2项（第 一发明人）。研究成果获省部级科技进步二等奖2项（排名第二和第四）。
主讲教师简历 ?近期光束传播法相关论文： ? 1. Investigation on adiabatic mode evolution in a few-mode optical waveguide. Applied Physics B 2018, 124(5): 88. ? 2. Design of mode conversion waveguides based on adiabatical mode evolution for mode division multiplexing. Applied Physics B 2017, 123(10): 256. ? 3. Design and optimization of fundamental mode filters based on long-period fiber gratings.Opt. Fiber Technol.,2016, 30,89-94. ? 4. Mode-Selective Characteristics of an Optical Fiber With a High-Index Core and a Photonic Bandgap Cladding.2016, 22(2): 1-7.
Rsoft软件在光纤通信教学中的应用
Rsoft 软件在光纤通信教学中的应用 魏 勇 苏于东 刘春兰 聂祥飞 赵嫦欣 （重庆三峡学院电子与信息工程学院，重庆万州404120） 摘 要：目前，国内外许多高校，无论是工科还是理科，纷纷开设了光纤通信的有关课程，以满足社会对各种 层次人才的需求。本文提出了在光纤光学教学中使用Rsoft 软件进行仿真分析，结合该软件简单易用的特点，以仿真实验教学方式，将光纤传播理论中晦涩难懂的理论知识转变为可视化的图像图形，直观地反应各类光纤传光特点，帮助学生理解相关知识点，有效提高教学质量和教学效率。 关键词：Rsoft 仿真；光纤光学；光纤通信实践教学1.引言 近年来，光纤技术发展迅速，已广泛应用于通信、生物、化学、医学等各个领域。光纤光学是光学工程、光信息科学与技术、光电信息工程、光电子技术、通信技术、测控技术等专业高年级本科生的专业基础课，是电子信息通信类专业低年级研究生的基础课[1]，具体内容涉及了光纤通信、光纤传感、薄膜光学等众多学科，具有内容广泛、理论深厚、知识更新快速、紧密联系理论与实际等特点。 在教学中我们发现，光纤光学成为高等光学学科中最为难懂的一部分内容，因目前的教科书大都就这部分内容给出长篇大论的理论推导，学生理解十分困难，以致失去学习兴趣，影响教学效果。为解决这一实际问题，本文提出在实验课程中引入操作相对简单Rsoft 软件进行仿真教学[2]，将理论分析结果可视化，通过参数设置帮助学生理解数学模型中各个参量的实际意义，将计算结果生动、直观地展示在学生面前，激发学生独立思考的学习兴趣，提高学生逻辑思维和动手能力。此外，该仿真软件的学习，还可帮助研究生在学习理论知识之外，掌握科学研究的基本理论仿真方法，为研究生从事相关科研项目奠定基础。 2.利用Rsoft 进行光纤传感仿真 仿真是指利用数学建模的方法，复现实际系统中发生的本质过程，并通过该数学模型研究已存在或者在设计中的系统。光纤技术更新换代快，且光纤作为教学耗材价格昂贵又不易操作，仿真成为一种有效的教学及研究手段。 Rsoft 是一款基于先进的有限差分光束传播法的专 业软件，高度集成了计算机辅助设计和模拟仿真，集基 于光束传播法的光波导设计、基于时域有限差分法的光波导设计、光子晶体分析设计、衍射光学结构器件分析设计和光栅分析设计等于一身。作为一个基于多种数学分析方法的系统模拟器，Rsoft 具有强大的模拟环境、真实的器件和相对简单的操作方式。它的性能可以通过matlab 软件或其他可编程软件进行扩展，其用户界面简单，且可调参数明显。 3.仿真实例 光纤光学主要研究光场在光波导中的传播机理，针对不同光纤的光场分布及传播机理衍生出光纤的实际应用价值，比如应用于传感和通信领域。为了实现光纤中光场分布的研究，光纤传光系统主要由光源和用于传输光场的光波导构成。 我们利用Rsoft 软件中的Beamprop 模块通过光束传播法研究光波导的传光原理。用单模光纤和渐变折 作者简介：魏勇（1987-），男，内蒙古人，重庆三峡学院电子与信息工程学院讲师，博士，主要从事大学物理教学和光纤SPR 传感研究工作。 三峡高教研究 Sanxia Higher Education Researches 2018年9月Sep.2018 第3期总第49期No.3Sum No.49