ansys光纖仿真的案例
Ansys Lumerical | 光子晶體布拉格光纖仿真應用
01 說明
FDE求解器可用于精確計算任意復雜結構的模式，包括光子晶體布拉格光纖。在此示例中，我們計算并分析了Vienne和Uranus描述的光子晶體布拉格光纖的模式。
02 綜述
模擬文件bragg_PCfiber.lms包含一個參數(shù)化組對象，可以進行結構建模。最初，在x-min和y-min處使用反對稱邊界條件以及在x-max和y-max處使用金屬邊界條件設置模擬。反對稱邊界條件允許我們僅模擬1/4的結構，從而節(jié)省時間。但是，我們必須注意不要漏掉可能需要對稱條件或?qū)ΨQ和反對稱條件的組合的重要模式。
03 運行和結果
首先，我們運行仿真并切換到分析模式。我們看到其中一種導模的有效折射率約為0.998。下面是圓柱坐標系中的Hr圖。
要研究此類結構的損耗，需要在x-max和y-max處的邊界條件設置為PML，如下所示。我們最初沒有這樣做，因為它會增加計算時間，并且會更難找到導模的有效折射率。當我們重新計算模式時，我們可以查看折射率0.998附近并發(fā)現(xiàn)不同的模式。
軟件會計算出將近20種模式。
模式7是
模式8是
上圖顯示了磁場的徑向和角分量，可以與Uranus等人的結果進行比較，我們將有效折射率和損耗與Uranus等人的結果進行比較。
MODE有效折射率結果與Uranus等人的結果非常接近。對于這種對數(shù)值網(wǎng)格的微小變化（以及實際制造缺陷）非常敏感的結構，計算損耗則更加困難，并且需要進行一些收斂測試才能找到更準確的結果。
收斂測試
我們首先將感興趣的兩種模式復制到全局DECK中，并將它們重命名為TE和HE，如下所示。
現(xiàn)在可以通過運行優(yōu)化和掃描來測試收斂性。掃描通過增加網(wǎng)格數(shù)目來多次計算模態(tài)。
展開 Ansys Lumerical | 光纖布拉格光柵溫度傳感器的仿真模擬
說明
該示例演示了一種基于光纖布拉格光柵（FBG）的溫度傳感器，因為光纖折射率會隨溫度而變化，導致其布拉格波長發(fā)生偏移，所以可以被用作溫度的測量。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
綜述
在本示例中要考慮的光纖布拉格光柵（FBG）由具有交替折射率和恒定周期性的纖芯制成。眾所周知，沿著光纖主軸的折射率變化可以在布拉格波長（λ_Bragg）下引起反向傳播模式的耦合，由以下方程給出:
其中n_eff是布拉格波長下光纖基模的有效折射率，Λ是光柵的周期。均勻的FBG在布拉格波長下起到波長選擇鏡的作用。在沿著光纖軸的每個折射率不連續(xù)處，都會發(fā)生微弱的菲涅耳反射。當來自界面的所有反射累積時，光柵在布拉格波長周圍產(chǎn)生一個明顯由旁瓣包圍的反射帶。
上述方程可以擴展為包括溫度（T）對折射率的影響，從而包括布拉格波長：
運行和結果
步驟1:FDE-計算光柵所需的周期和溫度相關有效折射率neff
我們首先使用FDE求解器獲得目標波長下光柵的有效折射率，并計算光柵的所需周期(Λ)。我們計算高折射率區(qū)域和低折射率區(qū)域的 neff，并將其的平均值作為設計的起點。
此案例中光纖由n=1.4725/1.4728（L/H）和R=4.8μm的纖芯和n=1.466和R=62μm的包層組成。使用腳本添加 FDE求解器，并在室溫下為光柵中的兩個不同位置（高折射率區(qū)域和低折射率區(qū)域）運行模擬。有效折射率的平均值用于表示光柵的總折射率，并用于估計所需的光柵周期。本例中所考慮的基模的場分布如下所示。正如預期的那樣，該模式被很好地限制在光纖的核心區(qū)域。
展開 JCMsuite案例展示：光纖單模光纖的仿真分析
在案例中，計算了帶有摻雜二氧化硅芯的圓柱形光纖的基本傳播模式。
磁芯具有相對介電常數(shù)和直徑。包層具有相對介電常數(shù)和直徑。我們假定磁場的切向分量在外邊界上消失。我們想在1.5附近找到兩個本征模，這是我們對有效折射率的最初猜測。基本示例propagation Mode中給出了輸入文件所需參數(shù)的詳細描述。
下圖顯示了兩個計算本征模的電場的z分量(對數(shù)尺度下)。兩者都屬于相同的有效折射率，屬于雙重簡并。特征值存儲在文件eigenvalues.jcm中。
之后彎曲單模光纖教程會說明如何計算彎曲單模光纖的基本傳播模式。
光纖激光器設計軟件 | RP Fiber Power 仿真環(huán)形腔光纖激光器模型
今天講講在 RP Fiber Power 里面仿真環(huán)形腔光纖激光器。首先，RP Fiber Power 里面有單位的定義和光譜數(shù)據(jù)的集合文件（根據(jù)需求也可以自定義），我們可以直接調(diào)用；然后，定義光纖的結構，信道等基本參數(shù)和模型的搭建；最后，使用自帶的函數(shù)和命令，顯示想要輸出的數(shù)值結果和圖形輸出。下圖顯示了環(huán)形腔摻Yb光纖激光器的模擬結果。
（1）光纖中不同位置處的功率分布情況
（2）輸出功率隨輸入功率變化情況
（3）不同光纖長度下的功率分布情況
（4）徑向函數(shù)圖
點擊查看軟件介紹：
RP 系列 激光分析設計軟件
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光纖建模和效率仿真！ASAP激光光纖耦合功能介紹研討會即將召開
ASAP 高級光學系統(tǒng)分析軟件在光纖建模和光纖耦合分析方面有著廣泛的應用。
在使用 ASAP 高級光學系統(tǒng)分析軟件進行光纖建模時，可以通過定義光纖的幾何參數(shù)、折射率分布、光源類型等信息來進行精確建模。然后，通過模擬光線在光纖內(nèi)的傳播路徑和行為，可以分析光纖的傳輸特性、損耗、耦合效率等關鍵指標。
在這個過程中，確保光信號的高效傳輸和最小損耗是至關重要的。ASAP 高級光學系統(tǒng)分析軟件能夠模擬和分析光纖耦合過程中的各種光學現(xiàn)象。
光纖耦合分析
ASAP 高級光學系統(tǒng)分析軟件提供了一系列的工具和功能，用于模擬和分析光纖耦合過程。這些工具可以幫助工程師優(yōu)化光纖的設計，確保光信號的高效傳輸。
通過 ASAP 高級光學系統(tǒng)分析軟件的物理光學分析功能，用戶可以研究光纖耦合過程中的衍射效應、偏振等波動光學現(xiàn)象，從而更好地理解和控制光的傳播特性。
教育資源和研討會
通過介紹“ ASAP 高斯光源、ASAP 光纖建模以及激光光纖耦合效率仿真”三大議題，研討會成員可以獲得關于光纖耦合系統(tǒng)設計的重要見解，從而進行必要的優(yōu)化和改進。
武漢墨光科技有限公司是 ASAP 高級光學系統(tǒng)分析軟件的官方代理商，提供了豐富的教育資源和研討會，幫助用戶更好地理解和使用 ASAP 高級光學系統(tǒng)分析軟件進行光纖建模和光纖耦合分析。
我公司對于 ASAP 高級光學系統(tǒng)分析軟件的教育資源包括線上研討會、視頻演示、入門資料合集等，旨在提高用戶對 ASAP 高級光學系統(tǒng)分析軟件的認識和操作技能。希望廣大工程師和研究人員通過使用 ASAP 高級光學系統(tǒng)分析軟件可以優(yōu)化光纖耦合系統(tǒng)的設計，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。
研討會詳情：
免費研討會 | 《ASAP 激光光纖耦合功能介紹》，速來領福利！
展開 雙芯d型光纖的數(shù)值仿真 ￥800
本案例基于建立的雙芯D型光纖結構，基于COMSOL軟件數(shù)值仿真得到電場分布結果，如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎下載模型！
Ansys Zemax | 多模光纖耦合
新的耦合效率降至47％左右：
點擊圖片查看培訓詳情
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一起來學習光學設計吧！
展開 使用VIRTUALLAB FUSION仿真光纖光學
使用VIRTUALLAB FUSION仿真光纖光學
時間:2021-07-05 09:52來源:未知作者: infotek點擊:290次打印
您是否在我們最近的網(wǎng)絡研討會上了解了VirtualLab Fusion中光纖技術令人興奮的前景？ 即將推出的許多新功能——一個新的光纖模式計算器，光纖組件和新的光纖耦合效率探測器-改善了工作流程，并使用戶界面更加友好。 但是，當我們等待新功能在即將發(fā)布的版本中發(fā)布時，當前版本中其實已經(jīng)有很多您可以享受到的功能！ 查看下面的用例，獲取一些啟發(fā)吧。
用于光纖耦合的不同透鏡的比較
為了將光耦合到單模光纖中，需要選擇兩個商用透鏡，并使用重積分來評估其性能。
光纖耦合設置的公差分析
在光纖耦合光學裝置中，將針對諸如光纖末端位置的移動和透鏡的傾斜之類的公差因素來分析耦合效率。
詳詢更多相關信息請發(fā)送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
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用于光纖耦合的不同透鏡的比較
光纖耦合設置的公差分析
了將光耦合到單模光纖中，需要選擇兩個商用透鏡，并使用重積分來評估其性能。
在光纖耦合光學裝置中，將針對諸如光纖末端位置的移動和透鏡的傾斜之類的公差因素來分析耦合效率。
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展開 Comsol空芯反諧振光纖仿真
空芯反諧振光纖采用反諧振式反射波導的導光機理，利用玻璃壁在包層構成類似法布里-珀羅諧振 腔的結構，通過控制入射波長和玻璃壁厚度控制諧振條件和反諧振條件。當滿足諧振條件時，玻璃壁形成的諧振腔透射最大而反射最小，纖芯內(nèi)的光大量地通過透射泄漏至包層；而當滿足反諧振條件時，該諧振腔透射最小而反射最大，光通過反射被限制在纖芯，從而形成光波導。
首在物理場中選擇波動光學，添加頻域并選擇模式分析
其次，在全局定義中對反諧振光纖進行參數(shù)定義，具體參數(shù)如下：
按照上述參數(shù)對空芯光纖進行幾何建模后，對相應區(qū)域賦予相應的材料屬性。幾何模型最外側添加完美匹配層和散射邊界條件加以限制，并選用自由三角形網(wǎng)格進行劃分，網(wǎng)格劃分小于波長的四分之一；
在模式分析計算中有效折射率按靠近纖芯值去計算，通過對包層管壁厚度進行掃面可以得到產(chǎn)生反諧振時包層厚度：
以下為直光纖中基模和最小高階模電場分布：
將光纖類型定義成彎曲光纖，可觀察到彎曲光纖中基模和最小高階模電場分布：
最后，有需要歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯(lián)絡。
展開 利用Rsoft開展彎曲光纖仿真分析
Rsoft是一款優(yōu)秀的光學仿真軟件，里面集成了多個模塊，其中BPM模塊利用光束傳播法（Beam Propagation Method），能夠進行多種類型光器件的仿真，比如分束器、光纖等。這次，利用該模塊展示如何開展光纖彎曲情況下的仿真分析。
初始設置如下：仿真工具為BeamPROP模塊，維度為3D，自由空間波長為1.55μm，3D結構為光纖，因為考慮的是空氣情況，所以背景折射率設置為1。
圖1 初始化參數(shù)設置
初始化設置后，建立光纖結構，對光纖的包層和纖芯特性進行設置。由于Rsoft可以進行符號化運行，因此我們涉及到的參數(shù)設定都盡量用符號來表示，設置的符號變量如下：光纖纖芯直徑為10μm，折射率1.46，光纖包層直徑為125μm，折射率1.449，長度10cm，彎曲半徑為5mm。利用符號對光纖纖芯和包層的參數(shù)進行設定，其中光纖的彎曲是通過等效彎曲實現(xiàn)的，具體參數(shù)設置如圖3所示。
圖2 符號變量列表
圖3 等效彎曲設置
設置完參數(shù)后，觀察其折射率分布，確認折射率分布的合理性。由于此處采用了等效彎曲的方法，因此折射率分布不再是均勻的，如圖4所示。
圖4 折射率分布
然后，將纖芯設置為路徑，并對入射場進行設置，入射位置為纖芯端面。需要注意的是，入射場的模式計算，默認是按照背景折射率進行計算，而實際上需要將其設置為包層的折射率。
圖5 （左）以背景折射率為基礎計算的模場分布；（右）以包層折射率為基礎計算的模場分布
設置光纖纖芯為監(jiān)測路徑，同樣注意折射率需要設置為包層折射率。
現(xiàn)在就可以用以分析光束在彎曲光纖中的傳輸情況。
展開 
Lumerical光子晶體布拉格光纖仿真應用
翻譯：慧和聚成 - 徐麗敏
Ansys光學軟件產(chǎn)品推薦
ZEMAX
Ansys Zemax是一套綜合性的光學設計軟件，它提供先進的、且符合工業(yè)標準的分析、優(yōu)化、公差分析功能，能夠快速準確的完成光學成像及照明設計。
SPEOS
Speos是Ansys公司開發(fā)的專業(yè)用于光學設計、環(huán)境與視覺模擬系統(tǒng)、成像應用的光學仿真軟件,已經(jīng)廣泛用于航空, 航天, 軍工，汽車，軌道交通、通用照明等領域，也可依據(jù)人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行的場景仿真。Ansys Speos光學仿真軟件基于可視化產(chǎn)品三維模型，直接采用數(shù)字樣機，使用虛擬環(huán)境仿真平臺，進行視覺功效虛擬分析和人因環(huán)境評估，在產(chǎn)品設計階段對的方案可行性進行驗證，在設計前期發(fā)現(xiàn)、反饋和處理問題，使光學設計以高效率、超同步、易優(yōu)化的工作實現(xiàn)可靠的產(chǎn)品解決方案。
Lumerical
Lumerical是Ansys公司開發(fā)的用于微納光子器件、芯片及系統(tǒng)的設計仿真軟件，融合了FDTD、EME等求解器，對微納結構及其器件進行設計仿真分析。
咨詢與訂購方式
聯(lián)系人：光研科技南京有限公司 徐保平
手機號：15051861513
微信號：13627124798
展開 基于Rsoft的偏心單模光纖數(shù)值仿真
仿真是選擇BeamPROP模塊的波束包絡法對偏心單模光纖進行仿真，圖1為仿真模型，紅色柱體為單模光纖的包層，包層折射率為1.45，藍色和綠色為單模光纖的纖芯，纖芯折射率為1.46。其中藍色纖芯與綠色纖芯相偏差4μm。建立好模型設置好參數(shù)后，設置路徑，并且對路徑的能量進行監(jiān)測。
圖1 偏心單模光纖建模圖
如圖2分別波長1550nm和1560nm的偏心結構的縱向功率分布圖，光源從纖芯輸入，到中間偏心部分后光被分成兩部分一部分進入纖芯，另一部分進入包層，然后纖芯中的光和包層中的光再匯入單模光纖，由于纖芯和包層的折射率不同，所以傳播相等距離后兩部分匯聚的光會產(chǎn)生光程差，從而產(chǎn)生馬赫—曾德干涉儀(Mach-Zehnder; inter-ferometer)。
圖2 縱向功率分布圖
通過掃描多個波長的縱向功率分布，最后可以得出1560~1650nm波長范圍干涉儀的透射光譜，仿真得到透射光譜如圖3所示，從圖中可以看出透射譜有明顯的干涉峰，可以作為傳感的參考點。當外界環(huán)境或者光線自身發(fā)生微小變化時參考峰發(fā)生移動，從而實現(xiàn)傳感。
圖3 透射光譜
最后對模型進行優(yōu)化，可以改變偏移量、長度、光線類型等，最后求出合適的模型結構，提高靈敏度。如圖4是將偏芯光纖長度縮短為一半仿真出的透射譜，偏芯長度越短，自由光譜范圍約小。
圖4 優(yōu)化后的透射光譜
歡迎通過公眾號"320科技工作室"給我們提供建議
展開 Ansys Zemax｜多模光纖耦合
以下是分析的參數(shù)設置:
接收光纖的數(shù)值孔徑在NA欄中輸入。由于我們假定軸上的點光源位于物方無窮遠處，所以視場大小（擴展光源的大小）為零，因此由“文件”選項控制的光源的形狀并不重要。“圖像大小”選項確定了像面上的你需要仿真的區(qū)域大小; 你也可以把它看作是探測器的大小。這里，我們將限制光線的數(shù)量為10000，以加快計算速度。
IMAE 操作數(shù)
耦合效率僅2%左右，這一結果顯示在幾何圖像分析窗口下方的文本中。
我們將優(yōu)化像面位置（接收光纖的位置）來提高耦合效率。在評價函數(shù)編輯器中的操作數(shù)IMAE會顯示圖表上的耦合效率。由于幾何圖像分析中的參數(shù)設置種類要多于評價函數(shù)編輯器中可用列的數(shù)量，因此IMAE操作數(shù)使用分析窗口中最近一次保存的設置。即先在幾何圖像分析中保存設置，再使用操作數(shù)。這些設置保存在一個xxx .CFG配置文件，我們可以通過點擊幾何圖像分析設置中的“保存”按鈕來更新的參數(shù)設置：
操作數(shù)IMAE現(xiàn)在將采用保存的參數(shù)設置來顯示正確的耦合效率。由于每次仿真時，操作數(shù)IMAE使用隨機的光線組進行分析，因此操作數(shù)結果與幾何圖像分析中的值會略有不同。
由于surface # 3的厚度已經(jīng)設置為變量，我們需要做的就是通過點擊優(yōu)化選項卡（Optimize tab）>優(yōu)化！（Optimize！）進行優(yōu)化。
選擇阻尼最小二乘法（Damped Least Squares ）算法，并點擊開始按鈕:
評價函數(shù)（量化值）應該會很快下降。當優(yōu)化完成后，單擊退出按鈕。更新評價函數(shù)編輯器，你會發(fā)現(xiàn)耦合效率已經(jīng)提高到54％左右。我們也可以在幾何圖像分析中查看這一結果：
菲涅爾損耗
假設纖芯的材料為N-BK7。如果我們要考慮所有空氣與玻璃的界面（包括光纖芯）處的菲涅耳損耗，我們需要在幾何圖像分析設置中開啟偏振選項。
展開 Lumerical光纖布拉格光柵溫度傳感器的仿真模擬
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