ansys仿真光纖的案例
Ansys Lumerical | 光子晶體布拉格光纖仿真應(yīng)用
01 說明
FDE求解器可用于精確計(jì)算任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模式，包括光子晶體布拉格光纖。在此示例中，我們計(jì)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(gè)參數(shù)化組對象，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)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(shè)置模擬。反對稱邊界條件允許我們僅模擬1/4的結(jié)構(gòu)，從而節(jié)省時(shí)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(yùn)行和結(jié)果
首先，我們運(yùn)行仿真并切換到分析模式。我們看到其中一種導(dǎo)模的有效折射率約為0.998。下面是圓柱坐標(biāo)系中的Hr圖。
要研究此類結(jié)構(gòu)的損耗，需要在x-max和y-max處的邊界條件設(shè)置為PML，如下所示。我們最初沒有這樣做，因?yàn)樗鼤?huì)增加計(jì)算時(shí)間，并且會(huì)更難找到導(dǎo)模的有效折射率。當(dāng)我們重新計(jì)算模式時(shí)，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(huì)計(jì)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(jié)果進(jìn)行比較，我們將有效折射率和損耗與Uranus等人的結(jié)果進(jìn)行比較。
MODE有效折射率結(jié)果與Uranus等人的結(jié)果非常接近。對于這種對數(shù)值網(wǎng)格的微小變化（以及實(shí)際制造缺陷）非常敏感的結(jié)構(gòu)，計(jì)算損耗則更加困難，并且需要進(jìn)行一些收斂測試才能找到更準(zhǔn)確的結(jié)果。
收斂測試
我們首先將感興趣的兩種模式復(fù)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(yùn)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(jì)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?yàn)?em>光纖折射率會(huì)隨溫度而變化，導(dǎo)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(gè)折射率不連續(xù)處，都會(huì)發(fā)生微弱的菲涅耳反射。當(dāng)來自界面的所有反射累積時(shí)，光柵在布拉格波長周圍產(chǎn)生一個(gè)明顯由旁瓣包圍的反射帶。
上述方程可以擴(kuò)展為包括溫度（T）對折射率的影響，從而包括布拉格波長：
運(yùn)行和結(jié)果
步驟1:FDE-計(jì)算光柵所需的周期和溫度相關(guān)有效折射率neff
我們首先使用FDE求解器獲得目標(biāo)波長下光柵的有效折射率，并計(jì)算光柵的所需周期(Λ)。我們計(jì)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(shè)計(jì)的起點(diǎn)。
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(gè)不同位置（高折射率區(qū)域和低折射率區(qū)域）運(yùn)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(jì)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(yù)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(jì)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(gè)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(xì)描述。
下圖顯示了兩個(gè)計(jì)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(chǔ)在文件eigenvalues.jcm中。
之后彎曲單模光纖教程會(huì)說明如何計(jì)算彎曲單模光纖的基本傳播模式。
光纖激光器設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)，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(jié)果和圖形輸出。下圖顯示了環(huán)形腔摻Y(jié)b光纖激光器的模擬結(jié)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(diǎn)擊查看軟件介紹：
RP 系列 激光分析設(shè)計(jì)軟件
展開 
光纖建模和效率仿真！ASAP激光光纖耦合功能介紹研討會(huì)即將召開
ASAP 高級光學(xué)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(yīng)用。
在使用 ASAP 高級光學(xué)系統(tǒng)分析軟件進(jìn)行光纖建模時(shí)，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(jìn)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(guān)鍵指標(biāo)。
在這個(gè)過程中，確保光信號的高效傳輸和最小損耗是至關(guān)重要的。ASAP 高級光學(xué)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(xué)現(xiàn)象。
光纖耦合分析
ASAP 高級光學(xué)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(shè)計(jì)，確保光信號的高效傳輸。
通過 ASAP 高級光學(xué)系統(tǒng)分析軟件的物理光學(xué)分析功能，用戶可以研究光纖耦合過程中的衍射效應(yīng)、偏振等波動(dòng)光學(xué)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(huì)
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(huì)成員可以獲得關(guān)于光纖耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要見解，從而進(jìn)行必要的優(yōu)化和改進(jìn)。
武漢墨光科技有限公司是 ASAP 高級光學(xué)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(huì)，幫助用戶更好地理解和使用 ASAP 高級光學(xué)系統(tǒng)分析軟件進(jìn)行光纖建模和光纖耦合分析。
我公司對于 ASAP 高級光學(xué)系統(tǒng)分析軟件的教育資源包括線上研討會(huì)、視頻演示、入門資料合集等，旨在提高用戶對 ASAP 高級光學(xué)系統(tǒng)分析軟件的認(rèn)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(xué)系統(tǒng)分析軟件可以優(yōu)化光纖耦合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。
研討會(huì)詳情：
免費(fèi)研討會(huì) | 《ASAP 激光光纖耦合功能介紹》，速來領(lǐng)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(jié)構(gòu)，基于COMSOL軟件數(shù)值仿真得到電場分布結(jié)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：
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一起來學(xué)習(xí)光學(xué)設(shè)計(jì)吧！
展開 使用VIRTUALLAB FUSION仿真光纖光學(xué)
使用VIRTUALLAB FUSION仿真光纖光學(xué)
時(shí)間:2021-07-05 09:52來源:未知作者: infotek點(diǎn)擊:290次打印
您是否在我們最近的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上了解了VirtualLab Fusion中光纖技術(shù)令人興奮的前景？ 即將推出的許多新功能——一個(gè)新的光纖模式計(jì)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(dāng)我們等待新功能在即將發(fā)布的版本中發(fā)布時(shí)，當(dāng)前版本中其實(shí)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(gè)商用透鏡，并使用重積分來評估其性能。
光纖耦合設(shè)置的公差分析
在光纖耦合光學(xué)裝置中，將針對諸如光纖末端位置的移動(dòng)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(guān)信息請發(fā)送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
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(dǎo)的導(dǎo)光機(jī)理，利用玻璃壁在包層構(gòu)成類似法布里-珀羅諧振 腔的結(jié)構(gòu)，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(dāng)滿足諧振條件時(shí)，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(dāng)滿足反諧振條件時(shí)，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(dǎo)。
首在物理場中選擇波動(dòng)光學(xué)，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(jìn)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(jìn)行幾何建模后，對相應(yīng)區(qū)域賦予相應(yīng)的材料屬性。幾何模型最外側(cè)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(jìn)行劃分，網(wǎng)格劃分小于波長的四分之一；
在模式分析計(jì)算中有效折射率按靠近纖芯值去計(jì)算，通過對包層管壁厚度進(jìn)行掃面可以得到產(chǎn)生反諧振時(shí)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?dú)g迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
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用于光纖耦合的不同透鏡的比較
光纖耦合設(shè)置的公差分析
了將光耦合到單模光纖中，需要選擇兩個(gè)商用透鏡，并使用重積分來評估其性能。
在光纖耦合光學(xué)裝置中，將針對諸如光纖末端位置的移動(dòng)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 利用Rsoft開展彎曲光纖仿真分析
Rsoft是一款優(yōu)秀的光學(xué)仿真軟件，里面集成了多個(gè)模塊，其中BPM模塊利用光束傳播法（Beam Propagation Method），能夠進(jìn)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(shè)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(jié)構(gòu)為光纖，因?yàn)榭紤]的是空氣情況，所以背景折射率設(shè)置為1。
圖1 初始化參數(shù)設(shè)置
初始化設(shè)置后，建立光纖結(jié)構(gòu)，對光纖的包層和纖芯特性進(jìn)行設(shè)置。由于Rsoft可以進(jìn)行符號化運(yùn)行，因此我們涉及到的參數(shù)設(shè)定都盡量用符號來表示，設(shè)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(jìn)行設(shè)定，其中光纖的彎曲是通過等效彎曲實(shí)現(xiàn)的，具體參數(shù)設(shè)置如圖3所示。
圖2 符號變量列表
圖3 等效彎曲設(shè)置
設(shè)置完參數(shù)后，觀察其折射率分布，確認(rèn)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(shè)置為路徑，并對入射場進(jìn)行設(shè)置，入射位置為纖芯端面。需要注意的是，入射場的模式計(jì)算，默認(rèn)是按照背景折射率進(jìn)行計(jì)算，而實(shí)際上需要將其設(shè)置為包層的折射率。
圖5 （左）以背景折射率為基礎(chǔ)計(jì)算的模場分布；（右）以包層折射率為基礎(chǔ)計(jì)算的模場分布
設(shè)置光纖纖芯為監(jiān)測路徑，同樣注意折射率需要設(shè)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(yīng)用
翻譯：慧和聚成 - 徐麗敏
Ansys光學(xué)軟件產(chǎn)品推薦
ZEMAX
Ansys Zemax是一套綜合性的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，它提供先進(jìn)的、且符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的分析、優(yōu)化、公差分析功能，能夠快速準(zhǔn)確的完成光學(xué)成像及照明設(shè)計(jì)。
SPEOS
Speos是Ansys公司開發(fā)的專業(yè)用于光學(xué)設(shè)計(jì)、環(huán)境與視覺模擬系統(tǒng)、成像應(yīng)用的光學(xué)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(lǐng)域，也可依據(jù)人眼視覺特征和材料真實(shí)光學(xué)屬性進(jìn)行的場景仿真。Ansys Speos光學(xué)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(jī)，使用虛擬環(huán)境仿真平臺(tái)，進(jìn)行視覺功效虛擬分析和人因環(huán)境評估，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對的方案可行性進(jìn)行驗(yàn)證，在設(shè)計(jì)前期發(fā)現(xiàn)、反饋和處理問題，使光學(xué)設(shè)計(jì)以高效率、超同步、易優(yōu)化的工作實(shí)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(shè)計(jì)仿真軟件，融合了FDTD、EME等求解器，對微納結(jié)構(gòu)及其器件進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jī)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(luò)法對偏心單模光纖進(jìn)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(lán)色和綠色為單模光纖的纖芯，纖芯折射率為1.46。其中藍(lán)色纖芯與綠色纖芯相偏差4μm。建立好模型設(shè)置好參數(shù)后，設(shè)置路徑，并且對路徑的能量進(jìn)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(jié)構(gòu)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(jìn)入纖芯，另一部分進(jìn)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(huì)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(gè)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(diǎn)。當(dāng)外界環(huán)境或者光線自身發(fā)生微小變化時(shí)參考峰發(fā)生移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)傳感。
圖3 透射光譜
最后對模型進(jìn)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(jié)構(gòu)，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(shè)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(diǎn)光源位于物方無窮遠(yuǎn)處，所以視場大小（擴(kuò)展光源的大小）為零，因此由“文件”選項(xiàng)控制的光源的形狀并不重要。“圖像大小”選項(xiàng)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(jì)算速度。
IMAE 操作數(shù)
耦合效率僅2%左右，這一結(jié)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(jià)函數(shù)編輯器中的操作數(shù)IMAE會(huì)顯示圖表上的耦合效率。由于幾何圖像分析中的參數(shù)設(shè)置種類要多于評價(jià)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(shè)置。即先在幾何圖像分析中保存設(shè)置，再使用操作數(shù)。這些設(shè)置保存在一個(gè)xxx .CFG配置文件，我們可以通過點(diǎn)擊幾何圖像分析設(shè)置中的“保存”按鈕來更新的參數(shù)設(shè)置：
操作數(shù)IMAE現(xiàn)在將采用保存的參數(shù)設(shè)置來顯示正確的耦合效率。由于每次仿真時(shí)，操作數(shù)IMAE使用隨機(jī)的光線組進(jìn)行分析，因此操作數(shù)結(jié)果與幾何圖像分析中的值會(huì)略有不同。
由于surface # 3的厚度已經(jīng)設(shè)置為變量，我們需要做的就是通過點(diǎn)擊優(yōu)化選項(xiàng)卡（Optimize tab）>優(yōu)化！（Optimize！）進(jìn)行優(yōu)化。
選擇阻尼最小二乘法（Damped Least Squares ）算法，并點(diǎn)擊開始按鈕:
評價(jià)函數(shù)（量化值）應(yīng)該會(huì)很快下降。當(dāng)優(yōu)化完成后，單擊退出按鈕。更新評價(jià)函數(shù)編輯器，你會(huì)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(jié)果：
菲涅爾損耗
假設(shè)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(shè)置中開啟偏振選項(xiàng)。
展開 Lumerical光纖布拉格光柵溫度傳感器的仿真模擬
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