光通信設計軟件的案例
光通信設計軟件——OptiSystem 光通信系統與放大器設計軟件
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 光通信設計軟件——OptiBPM 光波導設計軟件
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 光通信設計軟件——OptiFiber 光纖設計軟件
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模或者矢量模
· 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 光通信設計軟件——OptiGrating 光柵設計軟件
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 
光通信設計軟件——OptiSPICE 光電回路設計軟件
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。
展開 光通信設計軟件——OptiFDTD 有限差分時域仿真設計軟件
OptiFDTD是用于設計、分析和測試最新無源和非線性光子器件里光波的傳播、散射、反射、衍射、偏振和非線性現象的一款仿真軟件。它功能強大、高度集成且用戶友好，OptiFDTD的核心程序基于時域有限差分法（FDTD），具有二階數值精度和最先進的邊界條件-單軸完美匹配層（UPML）邊界條件。該算法使用全矢量麥克斯韋微分方程對電場和磁場在時域和空間域內進行求解，適用于任意形狀的幾何模型同時對器件的材料特性不需要有任何限制。
OptiFDTD可以顯著提高設計工程師的工作效率，縮短產品推向市場的周期。和其他Optiwave光子自動設計軟件的協同仿真。
FDTD能夠實現有效且強大的仿真能力，并對具有非常精細結構細節的亞微米器件進行分析。亞微米級表示高度的光限制，并且相應地，在典型的器件設計中使用的材料的折射率差異大，這是使用其他數值方法無法解決的限制。
OptiFDTD工作流程
· 使用OptiFDTD創建和運行FDTD模擬可以使用以下4個主要程序來完成：
· OptiFDTD Designer-OptiFDTD主要程序。從這里，您可以創建新設計、設置模擬參數、編寫腳本和啟動模擬。數據保存在擴展名為.fdt的項目文件中。
· OptiFDTD Simulator-從設計器運行模擬并處理.fdt文件中的項目文件。在Desinger中執行模擬時自動打開。模擬結果存儲在擴展名為.fda的文件中。
· OptiFDTD Analyzer-使用OptiFDTD Analyzer（.fda）加載并分析生成的結果文件。包含廣泛的查看選項、分析和后處理功能，并具有將數據導出為其他文件格式的功能。
特點
集成仿真環境
OptiFDTD 擁有一個完整的且使用方便的3D圖形用戶界面，以此可進行復雜器件的設計、仿真和分析。
展開 武漢宇熠2020年度活動回顧
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光通信軟件
[ 軟件介紹 ]
? 【NEW】 光通信設計軟件—OptiFDTD 有限差分時域仿真設計軟件
? 【NEW】光通信設計軟件—OptiSPICE 光電回路設計軟件
? 【NEW】光通信設計軟件—OptiFiber 光纖設計軟件
? 【NEW】光通信設計軟件—OptiGrating 光柵設計軟件
? 【NEW】光通信設計軟件—OptiBPM 光波導設計軟件
? 【NEW】光通信設計軟件—OptiSystem 光通信系統與放大器設計軟件
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多物理仿真分析軟件
展開 盤點武漢宇熠軟件產品，來看看有哪幾款是你能用到的？
點擊查看軟件詳情：
MCGrating 光柵設計軟件
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
· 7個模塊既獨立，也可以通過 OptiSystem 來進行所有模塊的整合
薄膜分析設計軟件
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CODE 薄膜分析設計軟件
CODE是一款薄膜分析設計軟件，適用于 Windows 7/8/10 操作系統。它基于SCOUT 薄膜分析軟件 — 包含 SCOUT 的所有功能。
展開 復眼勻光系統設計 | SYNOPSYS 光學設計軟件第80課
在這種情況下，通常沒有一個唯一的主光線，而且光瞳搜索很可能不會收斂到想要的結果。
6. 所有的輸入參數都不應該是零。如果輸入了零，程序會用合理的默認值代替。
以下為設計的復眼透鏡陣列指標：
光源波長0.405微米
準直后光源發散角5°（無窮遠平行光最大半視場角）
照亮區域直徑為1.5mm
假設透鏡單元半徑0.3mm（入瞳半徑）
透鏡陣列為21*21
假設單復眼的曲率半徑為2，計算得透鏡的厚度為6mm左右
對應鏡頭文件
請評論區留言聯系工作人員獲取
透鏡的厚度用YMT求解計算近軸焦點，透鏡后表面的曲率半徑拾取前表面的負號。
加入指令
1 ARRAY 21 21 0.600000 0.600000
2 ARRAY 21 21 0.600000 0.600000
把表面1和2補充為21*21的陣列，并且調整物方參數，擴大孔徑等等。
對應鏡頭文件
請評論區留言聯系工作人員獲取
運行宏文件，查看對于準直光束的復眼的效果：
對應宏文件
請評論區留言聯系工作人員獲取
在初始透鏡單元后方設置一個焦距為10的積分透鏡作為初始結構，可以看到對于單個透鏡單元的準直效果。
在透鏡陣列后面設置相同參數的積分透鏡初始結構：
運行宏文件，查看整體效果，需要做進一步優化。
展開 模擬透射式體全息光柵拉曼光譜儀分光系統設計 | SYNOPSYS 光學設計軟件第76課
參考文獻：
[1]何振磊,盧啟鵬,丁海泉,高洪智.透射式體全息光柵拉曼光譜儀分光系統設計
[2][J].激光與光電子學進展,2015,52(12):214-220.
SYNOPSYS 光學設計軟件---什么是好光瞳
概述
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? APS邊緣光線通過光闌中心
? WAP邊緣光線通過光闌邊緣
? Single ray對話框
? F7、F8快捷鍵
設置工作目錄
選擇Dbook工作目錄
二維圖
FETCH C22L1
邊緣光線通過光闌中心
在Command Window中輸入CHG,APS -7,END
邊緣光線通過光闌邊緣
在Command Window中輸入CHG,7 CAO 3.9937,END,WS
選擇表面7，輸入7 CFIX，點擊Update
選擇表面0，輸入WAP 2，點擊Update
二維圖
FETCH 1
單根光線
點擊PAD Top按鈕 ，選中Single ray，點擊OK 2019/4/8 Copyright ? Wuhan Asdoptics Science And Technology Co.,Ltd slide 8 全視場HBAR=1
全孔徑YEN=1 HBAR=-1，YEN=1
真實光線追跡
關閉ray display對話框,在Command Window中輸入CW,
在WorkSheet中輸入APS -4，點擊Update,點擊PAD Top按鈕 ，選中Single ray，點擊OK
快捷鍵
關閉ray display對話框
總結
本例講述了APS邊緣光線通過光闌中心，WAP邊緣,光線通過光闌邊緣，Single ray對話框，F7、F8快捷鍵觀察單根光線追跡。
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壓縮態光 | RP 系列激光分析設計軟件
壓縮光的產生
壓縮光通常是利用某些光學非線性相互作用從相干態或真空態的光產生的。例如，具有真空輸入的光學參量放大器可以產生壓縮真空，從而使一個正交分量的噪聲降低 10 dB 量級。在某些情況下，可以通過倍頻來獲得明亮的振幅壓縮光中較低程度的壓縮。光纖中的克爾非線性也產生振幅壓縮光。當半導體激光器使用穩定的泵浦電流運行時，可以產生振幅壓縮的光。擠壓也可能由原子-光相互作用引起。
另一種可能性是使用光量子擠壓器[ 22 , 28 ]。這里，與強度噪聲相關的輻射壓力的波動調制光諧振器中的光的路徑長度，從而引起幅度和相位噪聲之間的相關性。
應用領域
原則上，壓縮光可用于許多領域，因為它允許在減少量子噪聲的情況下進行測量。一個例子是使用大型干涉儀探測引力波的超精確長度測量。特別是，先進的 LIGO Hanford 設置配備了該技術，在 2015 年首次探測成功之前，該技術大大提高了測量靈敏度[23]?[26]。
到目前為止，壓縮光的使用還不是很廣泛，主要是因為它受到各種困難的困擾。例如，任何光學損耗都會使光的壓縮狀態更接近相干狀態，即傾向于破壞非經典特性。然而，至少在基礎量子光學研究中，光的壓縮態發揮著重要作用
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程十八：什么是好光瞳？
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7的孔徑，這被稱為光闌。當你告訴程序追跡光線時，它首先必須知道瞄準光線的位置，以便知道到達光闌上的位置。例如，HBAR = 1且YEN = 1的光線（全視場邊緣光線）應該在表面7的邊緣處。它是如何知道瞄準目標的？這是光瞳定義的問題。
最常用的兩個定義是近軸和真實光瞳。首先，讓我們看一下使用簡單的近軸光瞳得到的結果
可以使用輸入在鏡頭文件中聲明該光瞳定義
但是你會注意到這個定義有兩個問題：主光線不會穿過表面7的中心，而邊緣光線不會填滿那個表面的孔徑。讓我們依次解決這些問題。首先，我們聲明表面7是一個真正的光闌，用減號表示這是一個真正的光闌，必須通過迭代找到主光線。這激活了僅針對主光線的光線。
現在主光線還可以，但邊緣光線不行。我們需要另一個命令，它將調整光瞳的大小，以便很好地充滿光闌。這是WAP 2選項（有三種廣角 – 光瞳（WAP），您可以在用戶手冊中閱讀。它通過在光闌的邊緣迭代一些光線來找到入瞳的形狀。但是這個選項需要在光闌表面上設置一個硬性通光口徑，以便于光線瞄準。我們假設當前沒有定義孔徑。您可以執行CAP列表 - 查看所有當前孔徑的值 - 然后為表面7指定一個“通光口徑”。該值結果為3.9937，因此我們可以在CHG文件中輸入該值或使用工作表。
展開 光通訊系統仿真設計軟件——Optiwave系列
光通訊系統仿真設計軟件——Optiwave系列
Optiwave是加拿大國家實驗室所開發的軟件，主要應用于有源器件及無源器件。包括光放大器，半導體激光器，EDFA，光波導，光纖光柵等。此外，Optiwave系列軟件也有針對整個光通訊系統的設計。
Optiwave提供了完整的7個模塊，從主動組件到被動組件，然后再到整個光通訊系統，建立了一系列的完整功能。
? Optiwave 7個模塊即獨立，又可以透過optisystem來進行所有模塊的整合 ? Optiwave用GUI的圖形化接口，所以使用起來很容易上手
? Optiwave與許多大廠進行策略聯盟，如matlab、corning、highwave、fibercore、sumimoto等。
所以Optiwave模塊的參數數據庫完整而豐富。
波動光學模擬軟件OptiBPM
OptiBPM 是一套功能強大、使用者界面友善且可利用計算機輔助設計的設計仿真軟件，并可設計及解決不同的積體及光纖導波問題。光束傳播法，或稱為 BPM是OptiBPM的核心，是一種一步接著一步來仿真光通過任何波導物質的行為，在積體光學及光纖光學中，當光傳播經過可傳導的結構時，其光場可以在任一點被追蹤出來，BPM可以允許觀察任一點被仿真出的光場分布，而且可以容許同時檢查輻射光及被傳播的光場。 光學波導是光組件中的重要組件，它可以在光訊號中扮演傳導、耦合、開關、分光、多任務及解多任務的角色，被動波導、電光組件、發射器、接收器及電子部分裝置被集成于一個芯片上，使用的技術為平面技術，其就好像微電子的技術。 OptiBPM是一套使用者界面非常友善的軟件，它可以在二維及三維的波導組件上仿真光的傳播，且OptiBPM三維仿真提供了任何所需要的步階折射率(Step Index)的波導設計。
展開 分光光度計 | RP 系列激光分析設計軟件
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（UV VIS）。
· 一些設備僅適用于紅外（IR）或近紅外區（NIR）而制造的。
· 一些紫外可見紅外分光光度計覆蓋所有光譜區。
通常測量的量是與波長相關的透射率、吸收率或反射率。在某些情況下，也可以測量散射光的量。
分光光度計通常是放在桌子上的實驗室儀器，但也有手持儀器。為比色法，如果目的只是測量顏色，可以作為簡單的色差儀，它僅使用三個（或更多）顏色通道。
操作原則
掃描分光光度計
大多數分光光度計的基本工作原理是用可變波長的準直單色光照射被測物體，測量它的反射率、吸收率或光的散射等光學特性，作為與波長的函數關系。這種儀器被稱為掃描分光光度計，因為它們的操作中包括掃描光譜區域。
在大多數情況下，分光光度計包含寬帶光源（白光源），例如白熾燈或者高壓氣體放電燈，后跟一個可調參數單色儀–例如，基于切爾尼–特納單色儀的衍射光柵。在單色儀之后，有一束相對較弱的光束，其光束半徑通常為幾毫米，并具有良好的發散角（但比具有相同光束半徑的激光束發散角大得多），該光束可以穿過（或到達）樣品。
圖1:掃描單光束分光光度計的基本設置。
只有一小部分來自燈的光到達樣品。
在任何時候，只有一小部分的光功率可用于測量。第一個原因是所使用的燈向各個方向都發射光，而人們只能利用在某個小范圍的方向上輻射的光。
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