聯合設計仿真光纖&光纖耦合的案例
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—光纖耦合器
原則上，可研究任意折射率分布光纖內多光束的傳輸特性。研究基于倏逝波的光纖定向耦合器。傳輸一段距離后，兩光纖纖芯相對較近，光線可由一根光纖遂穿到另外一根光纖纖芯內。光線由其中一個端口入射，可分析不同波導距離，耦合長度，波長下的傳輸特性。
圖1為折射率分布，用于說明是否為所設定的耦合結構。
圖2為yz平面內的場分布，可分析光功率如何耦合至相鄰波導的過程。
圖3為其中一個輸出端口下光束的分布。
圖4為耦合強度與耦合區兩纖芯距離的關系；
圖5為耦合強度與波長的關系。短波長表現弱耦合，隱逝場較弱。由于光耦合返回至初始波導中，彎曲損耗逐漸增加，在再次減弱前，長波長表現強耦合特性。
需指出，該程序分別定義了不同的波長通道，用戶可在后期詳細研究各通道光束的分布，以及耦合區光束的分布特性。
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即將召開
ASAP 高級光學系統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 高級光學系統分析軟件進行光纖建模時，可以通過定義光纖的幾何參數、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 高級光學系統分析軟件能夠模擬和分析光纖耦合過程中的各種光學現象。
光纖耦合分析
ASAP 高級光學系統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設計的重要見解，從而進行必要的優化和改進。
武漢墨光科技有限公司是 ASAP 高級光學系統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 高級光學系統分析軟件可以優化光纖耦合系統的設計，提高系統的性能和可靠性。
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 光纖激光器設計軟件 | RP Fiber Power 仿真環形腔光纖激光器模型
今天講講在 RP Fiber Power 里面仿真環形腔光纖激光器。首先，RP Fiber Power 里面有單位的定義和光譜數據的集合文件（根據需求也可以自定義），我們可以直接調用；然后，定義光纖的結構，信道等基本參數和模型的搭建；最后，使用自帶的函數和命令，顯示想要輸出的數值結果和圖形輸出。下圖顯示了環形腔摻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）徑向函數圖
點擊查看軟件介紹：
RP 系列 激光分析設計軟件
展開 FRED應用：激光二極管光源耦合到光纖的仿真
因此要想知道多少功率耦合到該模式中一定要做到以下兩步：
1.通過輻射照度的計算確定分析面處的功率值(P)
2.通過光纖耦合效率分析確定CE的值
耦合到光纖模式中的功率大小可以簡單的表示為P * CEpower。
追跡完從具有2048×2048個樣本點的光源發出的光線后，當我們計算輻射照度時，輸出窗口里就會顯示出到達光纖接口后面的分析面處的光源功率值。
圖7. 分析面處的積分功率值
可以看出，26.55%的光功率到達了分析面。為了確定到光纖模式中的耦合，這里使用了FRED光纖耦合效率分析。注意到0.005mm的光纖纖芯半徑在這里需要準確的輸入。
圖.8 光纖耦合效率分析對話框
點擊完OK后，結果會顯示在輸出窗口中。
圖9. 光纖耦合效率顯示在輸出窗口
可以看出，耦合效率為71.44%。因此，在這個系統總的耦合功率百分比為71.44%*26.55% = 19.0%。
ML725C8F激光二極管工作光源是在5mW，因此在該配置中，光纖傳輸的信號差點不到1mW。
對齊靈敏度
對于測定設計公差以及激光二極管/光纖包的可行性，理解光纖對齊靈敏度是非常有必要的。使用FRED腳本功能可以很容易的完成這件事。
與該FRED文件相關聯的共有三個內置腳本：
□ 縱向距離掃描
□ 橫向偏移掃描
□ 傾斜掃描
這三個腳本之間是相似的：通過用戶控制的步長，每個腳本調整了光纖的位置、計算了耦合系數并打印到輸出窗口或者到Microsoft Excel電子表格中(如果有需要)。
縱向對齊靈敏度
在距離掃描腳本文本的頂端，用戶輸入光纖的開始和結束位置，以及希望運行的掃描分辨率（步長）。
展開 
OptiFDTD應用：用于光纖入波導耦合的硅納米錐仿真
介紹
在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1]
耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2]
錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉換器。[2]
錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。
選擇Silicon-on-insulator（SOI）技術作為納米錐和波導的平臺，因為它提供高折射率比，包括二氧化硅層作為光學緩沖器，并允許與集成電子電路兼容。[2]
[1] Jaime Cardenas, et al., “High Coupling Efficiency Etched Facet Tapers in Silicon Waveguides,” IEEE Phot. Tech. Lett. VOL. 26, NO. 23, 2380-2382 (2014)
[2] Vilson R. Almeida, et al., "Nanotaper for compact mode conversion," Opt. Lett. 28, 1302-1304 (2003);
3D FDTD仿真
要模擬的關鍵部件是來自參考文獻[1]的線性錐形硅波導（160 nm至500 nm寬度變化超過100 um長度，250 nm高度），它埋在二氧化硅波導中（注意：使用的尺寸減小了（1.5 umx1.5 umx105 um），以便達到更快的模擬時間）
? 為了精確模擬線性錐形硅波導，錐形的網格尺寸應該要設置密度大一些，因此在這種情況下使用不均勻的網格。
展開 OptiFDTD應用：用于光纖入波導耦合的硅納米錐仿真
注意：模擬時間應足夠長，以確保穩態結果
仿真結果
頂視圖展示了錐形硅波導的有效耦合。
底部視圖顯示了不同位置的模式轉換（左：25 um，中間：65 um，右：103 um）
用于M×N陣列波長選擇開關的光纖耦合微透鏡陣列設計
其主要功能是通過空間光耦合技術，將多個輸入光信號同時傳輸并切換至輸出光纖端口。WSS中負責將空間光束與光纖耦合的端口陣列模塊，決定了M×N端口WSS的關鍵參數，如輸入/輸出端口數量和插入損耗。本文采用強大的物理光學仿真工具VirtualLab Fusion 2023.1（Build 1.558）軟件，設計優化了硅基微透鏡陣列，實現1143 μm間距光纖陣列的高精度耦合。最終，所設計的微透鏡經制造驗證，在3 dB插入損耗條件下展現出優異的聚焦能力。該微透鏡陣列耦合系統在傳輸約300 mm距離后，可生成28個直徑約1mm（光束1/e2直徑）的聚焦光斑，顯著擴展了波長選擇開關的端口數量。該微透鏡陣列設計方法顯著提升了M×N端口波長選擇開關的端口數量，成功擴展至令人矚目的28×28端口規模。
展開 OptiFDTD應用：用于光纖入波導耦合的硅納米錐仿真
注意：模擬時間應足夠長，以確保穩態結果
仿真結果
頂視圖展示了錐形硅波導的有效耦合。
底部視圖顯示了不同位置的模式轉換（左：25 um，中間：65 um，右：103 um）
OptiFDTD應用：用于光纖入波導耦合的硅納米錐仿真
注意：模擬時間應足夠長，以確保穩態結果
仿真結果
頂視圖展示了錐形硅波導的有效耦合。
底部視圖顯示了不同位置的模式轉換（左：25 um，中間：65 um，右：103 um）
OptiFDTD應用：用于光纖入波導耦合的硅納米錐仿真
介紹
在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1]
耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2]
錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉換器。[2]
錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。
選擇Silicon-on-insulator（SOI）技術作為納米錐和波導的平臺，因為它提供高折射率比，包括二氧化硅層作為光學緩沖器，并允許與集成電子電路兼容。[2]
[1] Jaime Cardenas, et al., “High Coupling Efficiency Etched Facet Tapers in Silicon Waveguides,” IEEE Phot. Tech. Lett. VOL. 26, NO. 23, 2380-2382 (2014)
[2] Vilson R. Almeida, et al., "Nanotaper for compact mode conversion," Opt. Lett. 28, 1302-1304 (2003);
3D FDTD仿真
要模擬的關鍵部件是來自參考文獻[1]的線性錐形硅波導（160 nm至500 nm寬度變化超過100 um長度，250 nm高度），它埋在二氧化硅波導中（注意：使用的尺寸減小了（1.5 umx1.5 umx105 um），以便達到更快的模擬時間）
? 為了精確模擬線性錐形硅波導，錐形的網格尺寸應該要設置密度大一些，因此在這種情況下使用不均勻的網格。
展開 免費講座---RP Fiber Power 光纖激光器仿真設計
開課時間：6月16日 周二 20：00 開始
課程特點：1.光纖激光器設計軟件介紹。
2.客戶群體介紹
3.案例演示：
a.摻銩光纖激光器
b.鉺鐿共摻光纖激光器
c.級聯光纖激光器
感興趣參加的小伙伴，請聯系扣扣：760191304
[VirtualLab論文] 用于M×N陣列波長選擇開關的光纖耦合微透鏡陣列設計
其主要功能是通過空間光耦合技術，將多個輸入光信號同時傳輸并切換至輸出光纖端口。WSS中負責將空間光束與光纖耦合的端口陣列模塊，決定了M×N端口WSS的關鍵參數，如輸入/輸出端口數量和插入損耗。本文采用強大的物理光學仿真工具VirtualLab Fusion 2023.1（Build 1.558）軟件，設計優化了硅基微透鏡陣列，實現1143 μm間距光纖陣列的高精度耦合。最終，所設計的微透鏡經制造驗證，在3 dB插入損耗條件下展現出優異的聚焦能力。該微透鏡陣列耦合系統在傳輸約300 mm距離后，可生成28個直徑約1mm（光束1/e2直徑）的聚焦光斑，顯著擴展了波長選擇開關的端口數量。該微透鏡陣列設計方法顯著提升了M×N端口波長選擇開關的端口數量，成功擴展至令人矚目的28×28端口規模。
展開 光纖激光器設計軟件 | RP Fiber Power仿真脈沖放大器模型
光纖激光器軟件設計
RP Fiber Power仿真脈沖放大器模型
講講脈沖放大器在 RP Fiber Power 中的演示結果。基于初始脈沖的基本性能包括脈寬、重頻等的定義，脈沖傳輸的定義，加上光纖的結構和模型的搭建就可以簡單的模擬脈沖經過光纖放大器傳輸的結果。復雜模型比如考慮多模，多摻雜系統，動態仿真等在此基礎上添加相關參數代碼即可。下圖顯示了拋物線型脈沖作為輸入信號光經過摻Yb光纖激光器之后的結果圖。
（1）時間序列圖
（2）頻域圖
（3）強度分布
（4）光纖中不同位置處脈沖的輸出性能參數變化
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RP 系列 激光分析設計軟件
展開 RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—放大器的動態仿真
該模型采用RP Fiber Power 軟件對一定輸入功率下光纖放大器的動態仿真。
采用摻釔光纖放大器的簡單模型。對于光纖的起始點,設定具有一定泵浦與信號功率的穩定狀態。然后設定超高斯型的信號脈沖,占有絕大部分能量。由于在放大期間,增益突然急劇下降,輸出脈沖的形狀本身存在畸變。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件一腳本語言20 動態仿真
20 動態仿真
RP Fiber Power可以模擬有源光纖系統的時間演化。前面討論了一些基本問題和兩種不同的數值模型。下面介紹了如何用RP Fiber Power實現這些模型：
一、首先，我們需要確定光纖的初始狀態，即仿真開始時的電子激發。為此，我們通常首先用通常的方法計算穩態粒子數。例如，考慮一個具有連續泵浦和低重復率的強信號脈沖放大的光纖放大器。在這種情況下，模擬一定泵浦功率但信號功率為零的穩態情況。這同樣適用于調Q激光器：初始狀態可以作為無激光泵浦的穩態。
當然，您也可以在另一個動態仿真之后進行動態仿真，從該仿真的最終狀態開始。
二、接下來，我們必須定義與時間相關的輸入功率。對于具有時間依賴性輸入的每個光信道，進行一個函數調用，如set_P_in_dyn(signal, 'P_s_in(t)')。這將為某些光信道的時間相關輸入功率分配一個表達式（此處為函數）。也可以直接輸入一個與時間相關的項；例如：set_P_in_dyn(ch, 'exp(-(t / 5e-9)^2)')。（稍后可以使用空字符串的調用來抑制對未來仿真的時間依賴性，并將輸入功率設置為0。）
三、 如果光纖端面的反射率也與時間有關（如調Q激光器中的情況），則可通過諸如set_R_dyn(signal, 'R1(t)','R2(t)')等函數調用來定義。這將為光纖兩端的時間相關反射率分配兩個先前定義的函數。
四、 諧振腔內的時間依賴性局部損耗（光纖的左側和右側）可通過set_loss_int_dyn(signal, 'l1(t) ', 'l2(t) ')來定義。這將為這些損耗分配兩個時間相關函數（值介于0和1之間）。例如，該函數可用于模擬有源Q開關。
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