本文目的：設(shè)計(jì)一個(gè)自聚焦棒，觀察其仿真結(jié)果，并對(duì)耦合效率進(jìn)行仿真，得到相應(yīng)的結(jié)果。

首先是新創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)文件。在本次仿真中做了如下設(shè)置。如圖1所示。

圖1 創(chuàng)建新設(shè)計(jì)

在這一步中，設(shè)置光波長(zhǎng)為1.55um，外界折射率為1.6。波導(dǎo)寬度為100。接著繪制波導(dǎo)模擬自聚焦棒。

圖2 自聚焦棒模擬圖

界面中的紅色部分即是在軟件中模擬的自聚焦棒，即繪制一段波導(dǎo)來(lái)模擬。對(duì)于自聚焦棒而言，折射率滿足類拋物線的規(guī)律，即從兩邊向中間逐漸增大。在Beamprop中可以設(shè)置其折射率模式Profile Type為Gaussian。滿足自聚焦棒的折射率變化規(guī)律。設(shè)置方法如下所示。

圖3 波導(dǎo)折射率設(shè)置

右鍵點(diǎn)擊界面中的波導(dǎo)即可出現(xiàn)如圖2的屬性界面。將左起第二項(xiàng)Profile Type在下拉菜單中改為Gaussian。接下來(lái)的步驟是設(shè)置監(jiān)控電源，在EDIT PATHWAY中設(shè)置，如圖4所示。

圖4 監(jiān)控電源設(shè)置

接下來(lái)就可以進(jìn)行自聚焦棒的仿真，運(yùn)行Perform Simulation，選擇不同的演示模式（Display Mode）可以觀測(cè)到自聚焦棒在光信息傳播中的狀態(tài)。

圖5 波導(dǎo)折射率狀態(tài)

圖6 光在波導(dǎo)中傳播路徑仿真

圖5仿真是的波導(dǎo)中折射率的分布圖，為高斯函數(shù)的3D模擬圖形。圖3.7顯示的是自聚焦棒中的光線傳播路徑，可以看到光線由平行入射到最后聚于一點(diǎn)，符合自聚焦棒的特性。

在介質(zhì)中另模擬一段折射率均勻的波導(dǎo)，用于跟自聚焦棒進(jìn)行耦合。波導(dǎo)位置圖形如圖7所示。

圖7 波導(dǎo)間耦合

圖中1為接收波導(dǎo)，2為發(fā)射波導(dǎo)。第一種情況中設(shè)置2為自聚焦透鏡。

當(dāng)透鏡棒長(zhǎng)度為L(zhǎng)/4時(shí)，那么入射光為平行光時(shí)，出射光會(huì)聚，此時(shí)入射到下一級(jí)的光能量損失最小，達(dá)到耦合最佳狀態(tài)。如圖8所示，通過(guò)幾次試驗(yàn)，找到自聚焦棒L/4長(zhǎng)度，此時(shí)實(shí)現(xiàn)出射光聚焦，而后直接連接光纖。

圖8  光耦合2D仿真示意圖

                         

                              圖9 光耦合3D仿真

最后，有相關(guān)需求，歡迎通過(guò)微信公眾號(hào)聯(lián)系我們。