光通信設計軟件
關注創建者：宇熠科技 創建時間：2020-03-20
光通信設計軟件的視頻教程
OptiWave 光通信設計軟件
OptiWave 光通信設計軟件包括以下 7 個模塊： 1、OptiGrating 光柵設計軟件 2、OptiFiber 光纖設計軟件 3、OptiFDTD 有限差分時域仿真設計軟件 4、OptiBPM 光波導設計軟件 5、OptiSPICE 光電回路設計軟件 6、OptiInstrument 儀器通信和控制軟件 7、OptiSystem 光通信系統與放大器設計軟件
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光通信設計軟件的實例教程
OptiSystem是一款具有創新意識、持續更新、功能強大的光通信設計軟件，對LAN, SAN, MAN以及超長距光通信等光傳輸層的幾乎每一種光鏈路都能夠進行設計、測試和仿真。它提供傳輸層光通信系統中從器件到系統層面的設計和規劃，并直觀地呈現分析結果和設計方案。與Optiwave公司的其他設計自動化軟件的協同使用將更加有利于加速產品投向市場并縮短投資回報周期。
OptiSystem是一個獨立的產品，不依賴于其他仿真框架。它是基于光纖通信系統實際建模的系統級仿真軟件。它擁有強大的仿真環境以及元件和系統的分層定義。通過添加用戶組件，可以輕松擴展其功能，并且可以無縫連接到各種工具。
產品優勢：
? 提供對整個光通信系統性能的全局考察
? 快速，低成本的原型設計
? 評估參數靈敏度以設計容差規格
? 直觀地呈現設計選項和方案
? 對各種系統性能數據的快捷訪問
? 提供自動參數掃描與優化
? 和Optiwave系列產品的協同仿真
關鍵功能：
元件庫
OptiSystem元件庫里有數百種元件，用戶可以輸入從實際元件中測得的技術參數。元件庫集成了來自不同供應商的測試與測量設備。用戶可以基于子系統和用戶自定義庫加入新的的元件，或者利用諸如MATLAB或SPICE等第三方軟件與其協同仿真。
和Optiwave其他軟件的集成
OptiSystem允許用戶使用Optiwave軟件工具（OptiSPICE，OptiBPM，OptiGrating和OptiFiber）來構建在器件層面和電子回路層面的元件。
混合信號表征
OptiSystem在仿真時可同時處理光信號和電信號。OptiSystem采用與所需的仿真精度和效率有關的靈活算法對信號進行計算。
品質和性能算法
光通信系統的性能通常會受到碼間串擾和噪聲的限制。
展開 OptiBPM 是一套用于設計復雜光波導的計算機輔助設計軟件，他功能強大、用戶友好，可仿真光器件中光信號的傳導、耦合、開關、分束、復用和解復用，讓您在計算機上創建各種光纖波導設計。
OptiBPM是基于光束傳播法(BPM)，對光通過任何波導介質進行仿真，無論是各向同性還是各向異性介質。使用OptiBPM用戶可以在考察近場分布的同時驗證發散場和波導場。
OptiBPM可以提高工程師的工作效率，減少設計風險，并降低與波導器件設計相關的整體成本。
OptiBPM可以模擬二維（2D）和三維（3D）波導器件中的光傳播。
2D區域是：
· X方向（垂直）-橫向
· Z方向（水平）-傳播方向
3D區域是：
· X方向（垂直）-橫向
· Y方向-深度
· Z方向（水平）-傳播方向
注：模擬器件在橫向尺寸上具有階梯狀的有效折射率分布。
要從真實的3D器件獲取二維器件，要應用有效折射率方法。從3D到2D的縮減包含用一維橫截面替換器件的二維橫截面。用一維有效折射率分布代替實際折射率截面。雖然有效折射率法是一種近似解，但它適用于許多器件。BPM 3D提供了階躍折射率波導設計所需的所有工具。在BPM 3D中，輸入建模數據，這些數據由折射率分布、起始傳播場和一組數值參數組成。折射率分布由項目布局中列出的波導結構提供。起始場可以是波導模式、高斯場、矩形場或用戶自定義場。起始場和其他模擬參數在Global Data對話框中指定，該對話框通過Simulation菜單訪問。
數值模擬
OptiBPM處理環境包含光束傳播方法（BPM）作為其核心元素，以及與BPM算法兼容的模式求解器。BPM基于控制介電質中光傳播的方程的數值解。BPM考慮單色信號，并與求解亥姆霍茲方程有關。
展開 對于一個光通信系統，它的最佳狀態的設計直接取決于對光纖參數的選擇。光纖的橫截面尺寸, 材料成分和折射率分布都會影響到光通信里極其重要的線性和非線性現象。OptiFiber 使用數值模式求解程序和其它專門用于光纖的解析法來計算光纖通訊時的色散、損耗、雙折射現象和偏振模色散。
OptiFiber 是一種功能強大的工具，它將光纖模式的數值模式求解器與群延遲，群速度色散，有效模面積，損耗，偏振模色散，有效非線性等計算模型相結合.OptiFiber 最強大的功能之一是它能夠預測如何優化給定的光纖，而不是設計目標，例如很小但非零色散和最大模面積。此外，OptiFiber 可以通過導入和分析實際光纖樣品的折射率分布來補充和擴展真實實驗室設備（如EXFO的NR-9200 Optical Fiber Analyzer）的光纖表征能力。OptiFiber 是設計光纖，光纖元件和光通信系統的工程師，科學家和學生不可或缺的工具。
特點和功能
· 評估參數、敏感度和容差
· 利用有限差分法或傳遞矩陣法來求解光纖的LP?；蛘呤噶磕?· 可以導入如EXFO NR-9200等儀器測量的光纖剖面的折射率分布進行解析
· 單模光纖設計，如康寧SMF-28的，色散平坦光纖設計，色散位移光纖設計等
· 多模光纖的設計，如50/125 m 和 62.5/125 m 石英光纖等
· 傳播過程中多模干涉的光場分布圖的觀察
· 自動參數掃描
· 光纖傳感設計
· 內外擾動導致的雙折射和PMD的計算
通過以下任一方法設計具有任意二維折射率分布的多層光纖：
1. 使用內置函數庫或使用用戶指定的公式在內部定義配置文件
2.
展開 OptiGrating 是光纖光柵業界的一個不可缺少的標準設計軟件。它為集成光波導光柵和光纖光柵的設計提供了強有力且用戶界面友好的設計工具。OptiGrating 是基于耦合模理論的數值分析軟件，既能對設定的光柵進行分析也能合成出符合要求的光柵（逆向分析）。一個復雜的光柵被一組均勻光柵片段來近似，這些光柵片段之間用傳遞矩陣法來對進行整合分析。這樣，設計者就可以對整個光柵進行性能分析和優化設計。
基本功能
OptiGrating最重要的基本功能如下：
· WDM add/drop，窄帶以及寬帶光纖和波導濾波器 · 光線布拉格發射器 · EDFA增益平坦元件 · 用于光纖通信的色散補償器 · 利用光柵切趾抑制邊帶 · 光纖和波導傳感器
產品應用
· WDM add/drop、窄帶和寬帶光纖、波導濾波器
· 光纖布拉格光柵反射器
· EDFA增益平坦化光纖
· 用于光纖通信的色散補償器
· 使用光柵切趾法的邊帶抑制
· 光纖傳感器和波導傳感器
· 使用耦合到光纖包層模式的長周期光柵
展開 OptiSPICE 是世上首套能夠同時分析光電子信號元件的光電一體化回路設計軟件。它可以設計和模擬晶體管層面的光電回路，包括從激光驅動器到跨阻抗放大器、光互連和電均衡器。隨著光電元件在芯片和集成板上的集成化發展，擁有一款可靠、精確并高效仿真光電集成回路上的信號傳輸的模擬軟件顯得尤為重要。OptiSPICE 提供了利用光電信號的反饋而達到的自洽解決程序。OptiSPICE 是一個包含參數提取、圖形截取、回路模擬和波形分析的完全集成化平臺。
OptiSPICE是唯一一款用于光學，電學和熱能領域自洽的電路設計軟件。光學元件由延遲微分方程表示，電路由代數微分方程表示，熱電路由一組一階非線性熱擴散方程表示。支持各種電路元件，如二極管，晶體管，BJT和MOSFET，以及激光二極管，光纖和光電二極管等光學元件; OptiSPICE提供瞬態時域，小信號頻率和噪聲分析。
優勢
· 通過OptiSPICE綜合光電的設計環境模擬光電回路，可以大大降低產品開發成本并提高設計效率；
· 解析最先進的瞬態時域、小信號頻率和噪聲分析，來精確預測尖端的光電子回路里的信號變化；
· OptiSPICE回路圖可以在直觀的圖形用戶界面上進行直接的圖表輸入，也可以很方便的理解回路圖，定義參數規格，各個節點的波形探測和使用。
· 使用OptiSPICE的波形顯示器來進行波形的后處理，或者使用OptiSystem用于更高度的后處理波形分析（光譜分析圖譜，眼圖，示波器）。
· 用OptiSPICE自帶的參數提取工具，從實際的測量數據中找到最佳的OptiSPICE模型參數。
回路圖編輯器
· 回路圖編輯器允許用戶使用標準畫圖工具對器件和子系統進行自定義符號；
· 支持不限層數層次設計。圖形中的任何符號可以包含任意尺寸的其它圖形。塊可以嵌套到任意想要的深度。
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什么是光波導設計 的“坑”？
光波導作為 AR/VR 顯示、光通信、光子集成芯片等領域的核心光學組件，正驅動下一代光電產業的技術革新。但從設計到量產的全流程中，跨尺度物理建模、多物理場耦合、光柵參數優化、雜散光抑制等核心難題，讓大多的光學工程師反復陷入設計陷阱。
當前主流光學軟件在光波導場景下存在顯著功能短板，而行業高速擴張的需求與設計工具的滯后性形成尖銳矛盾
AR 衍射光波導的設計仿真與分析
簡介
目前 AR 衍射光波導發展迅速，對于衍射光波導的設計與仿真也在整體設計中起到重要的作用。本文重點介紹國產光學軟件 OAS (Optical Advanced Software) 對 AR 衍射光波導的設計與仿真分析，可以同時分析宏觀的幾何光線追跡和微觀衍射光柵的跨尺度仿真，分析整體系統的傳輸效率及成像效果。
1.AR 衍射光波導系統
把原本可能不均勻的準直光斑經過小透鏡分割之后，再由積分透鏡疊加到照射面上。
SYNOPSYS中的透鏡陣列
所有可以在SYNOPSYS中定義的表面形狀也可以被定義為相同的小透鏡陣列。例如，這種元件在成型的塑料板中經常使用。當表面被賦予了想要的形狀，只需用輸入（在RLE或CHG文件中）聲明它是一個數組ARRAY即可。
SN ARRAY NXARRAY NYARRAY
一、光柵設計
參考文章中的參數進行設計：
在 SYNOPSYS 中使用非尋常表面類型27的平面光柵，加上前后兩片 N-BK7 的保護玻璃來模擬體相位全息光柵。
按照光柵示意圖，參考文獻中的計算結果為
α1 = 24.8°
β1 = 41.3°
θ1 = 33.1°
設置系統參數：
系統波段為
光的壓縮態（或壓縮光）是一種非經典光，是量子光學的一個有趣的課題，其實驗研究始于 20 世紀 80 年代。
用于表示光場中某種模式下光狀態的復相量，可以最好地理解為壓縮光。經典物理學，這種狀態可以用某個相量（或其在復平面中的端點）來表示。然而，根據量子光學，存在量子不確定性，并且對光場的復振幅的任何測量都可以在不確定性區域，而且不確定性區域內提供不同的值。此外，光場的正交分量存在不確定性關系，
分光光度計:
分光光度計是用于測量與波長相關的光學特性的儀器，例如：固體或液體的透射率或反射率。這種設備通常也稱為光譜儀，但“分光光度計”更加具體和精確。請注意，使用這種儀器進行測量時不會產生光譜 (光強或波長），而是得到被測樣品與波長相關的量。
分光光度計可用于不同的光譜區域:
· 一些儀器僅在可見光譜區（VIS）可用，例如用于比色法。
· 有些僅適用于紫外區（UV），或者適用于紫外可見區
課程十八：什么是好光瞳？
鏡頭設計師已經知道兩種常見的光瞳定義：一種是簡單結構或者光闌位于系統的最前方。對于更復雜的系統，“光線瞄準”，用于模擬光闌在系統內部的情況。
鏡頭通常在系統內部有一個“光闌”，如下例所示（可在X32.RLE中找到）。（對于這張圖片，我們修改了鏡頭以顯示正確的光瞳類型。你看到的是第二種光瞳類型。）
這里是鏡頭文件:
各個視場的光線充滿了表面
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