光波導(dǎo)器件的案例
利用RSoft的BPM算法對光波導(dǎo)和簡單光波導(dǎo)器件進(jìn)行仿真 ￥15
RSoft是一款非常實用的光波導(dǎo)仿真軟件。其中包含了BPM,FDTD,FEM等多種算法，使得它能夠適用于各種不同要求場合。本課程主要使用RSoft算法集中的BPM算法對光波導(dǎo)和簡單光波導(dǎo)器件進(jìn)行仿真計算，從而對光在波導(dǎo)中的傳輸有一定得了解。
一、軟件CAD界面：
下載網(wǎng)站上的壓縮包，解壓縮后運(yùn)行C:\Program Files\RSoft\bin文件夾中的bcadw32.exe，即出現(xiàn)如下圖所示的CAD界面。此界面是定義波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和下一步計算的前提。
二、單根波導(dǎo)的仿真：
在軟件中，點擊左上角的”New Circuit”按鈕，如圖所示。
點擊后彈出基本設(shè)置對話框，波導(dǎo)的一些基本特性參數(shù)需要在此設(shè)定。我們模擬目前光通信系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的掩埋型二氧化硅波導(dǎo)（channel型）。波導(dǎo)橫截面的尺寸結(jié)構(gòu)為6um*6um，芯層折射率為1.465，包層折射率為1.455（包層和芯層的折射率差為0.01），通信波長為1.55um。基本參數(shù)的設(shè)定如下圖所示（注意，軟件中關(guān)于長度的單位均為um）：
設(shè)置完畢后點擊”O(jiān)K”，進(jìn)入CAD界面。
首先畫一根直波導(dǎo)。點擊”Segment mode” （新建文件時默認(rèn)就是此模式），如上圖紅圈所示。之后在空白的CAD窗口中某一處單擊鼠標(biāo)左鍵，在任意另一處再單擊左鍵，即可畫出一條波導(dǎo)，如下圖所示。
到目前為止，畫出的波導(dǎo)是任意的，我們還需要對它進(jìn)行設(shè)置，滿足我們設(shè)計的要求。將鼠標(biāo)移動至波導(dǎo)上（紅色區(qū)域上），再單擊鼠標(biāo)右鍵，會彈出波導(dǎo)的設(shè)置菜單。由于我們只需要仿真普通的直波導(dǎo)，所以大部分設(shè)置保持默認(rèn)即可。主要需要調(diào)整波導(dǎo)的位置。在RSoft軟件中，波導(dǎo)位置是由首尾兩個坐標(biāo)確定的，并且BPM計算的光是只沿著z軸傳播（即豎直方向），這個是需要特別注意的。
展開 AR&MR光波導(dǎo)器件的仿真研究
AR&MR光波導(dǎo)器件的仿真研究
使用光波導(dǎo)元件對“HoloLens 1”型進(jìn)行建模
本使用案例演示了一個簡單的“HoloLens- 1”型布局設(shè)備的建模，該設(shè)備具有一個能夠以32°×18°視場引導(dǎo)光線的光波導(dǎo)組件。
光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)
使用光波導(dǎo)組件及其靈活的區(qū)域定義，可以在VirtualLab Fusion中設(shè)置帶有耦合光柵的光波導(dǎo)。
隨著增強(qiáng)現(xiàn)實和混合現(xiàn)實(AR&MR)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，使光學(xué)光波導(dǎo)越來越受歡迎。為了對此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和設(shè)計，VirtualLab Fusion使用其強(qiáng)大的光波導(dǎo)工具箱，該工具箱允許靈活定義整體結(jié)構(gòu)以及內(nèi)外耦合器的不同區(qū)域。再加上它的非順序模擬引擎，結(jié)合了所有關(guān)鍵的物理效應(yīng)，如偏振、孔徑衍射和相干性，為光學(xué)工程師提供了強(qiáng)大的工具，支持他們研究和設(shè)計用于AR和MR的光波導(dǎo)裝置。
展開 XR｜DigiLens宣布與三菱化學(xué)合作，推出高性能低成本塑料光波導(dǎo)
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，致力于擴(kuò)展現(xiàn)實(XR)用全息光波導(dǎo)顯示技術(shù)研發(fā)的DigiLens公司，7月15日宣布與全球化學(xué)工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者三菱化學(xué)公司（“MCC”）建立深化合作伙伴關(guān)系，旨在面向擴(kuò)展現(xiàn)實（XR）應(yīng)用市場推出第一款價格友好、性能優(yōu)越的塑料光波導(dǎo)。
根據(jù)Digilens官網(wǎng)顯示，“DigiLens擁有專有的光聚合物和全息接觸復(fù)制工藝，這些技術(shù)是目前唯一能夠基于塑料基板制造光波導(dǎo)基顯示器的方法，”三菱化學(xué)控股的戰(zhàn)略投資公司Diamond Edge Ventures總裁Patrick Suel說道，“我很高興能夠看到，公司對DigiLens的投資以及與 MCC 的合作，推動創(chuàng)建世界上唯一一家無需納米壓印光刻（NIL imprinting）的塑料光波導(dǎo)技術(shù)供應(yīng)商。現(xiàn)在，智能眼鏡OEM將可以通過DigiLens的協(xié)議許可，合作生產(chǎn)塑料光波導(dǎo)產(chǎn)品。”
DigiLens和MCC通過團(tuán)隊合作，共同研發(fā)出一種塑料光波導(dǎo)技術(shù)方案。這種塑料光波導(dǎo)的性能幾乎與玻璃相同，但是大大降低了光波導(dǎo)的重量和長期制造成本。除此以外，它還可以提高用戶安全性，畢竟終端產(chǎn)品內(nèi)的光波導(dǎo)器件離眼睛很近。這種技術(shù)方案就有助于DigiLens通過協(xié)議許可的方式，向客戶提供一種成本和性能都非常有市場化優(yōu)勢的塑料光波導(dǎo)方案。另外，該技術(shù)方案也有助于推動XR市場生態(tài)系統(tǒng)慢慢轉(zhuǎn)向輕薄高性能。
展開 AR&MR光波導(dǎo)器件的仿真研究
隨著增強(qiáng)現(xiàn)實和混合現(xiàn)實(AR&MR)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，使光學(xué)光波導(dǎo)越來越受歡迎。為了對此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和設(shè)計，VirtualLab Fusion使用其強(qiáng)大的光波導(dǎo)工具箱，該工具箱允許靈活定義整體結(jié)構(gòu)以及內(nèi)外耦合器的不同區(qū)域。再加上它的非順序模擬引擎，結(jié)合了所有關(guān)鍵的物理效應(yīng)，如偏振、孔徑衍射和相干性，為光學(xué)工程師提供了強(qiáng)大的工具，支持他們研究和設(shè)計用于AR和MR的光波導(dǎo)裝置。
使用光波導(dǎo)元件對“HoloLens 1”型進(jìn)行建模
本使用案例演示了一個簡單的“HoloLens- 1”型布局設(shè)備的建模，該設(shè)備具有一個能夠以32°×18°視場引導(dǎo)光線的光波導(dǎo)組件。
光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)
使用光波導(dǎo)組件及其靈活的區(qū)域定義，可以在VirtualLab Fusion中設(shè)置帶有耦合光柵的光波導(dǎo)。
展開 
VirtualLab：AR&MR光波導(dǎo)器件的仿真研究
隨著增強(qiáng)現(xiàn)實和混合現(xiàn)實(AR&MR)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，使光學(xué)光波導(dǎo)越來越受歡迎。為了對此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和設(shè)計，VirtualLab Fusion使用其強(qiáng)大的光波導(dǎo)工具箱，該工具箱允許靈活定義整體結(jié)構(gòu)以及內(nèi)外耦合器的不同區(qū)域。再加上它的非順序模擬引擎，結(jié)合了所有關(guān)鍵的物理效應(yīng)，如偏振、孔徑衍射和相干性，為光學(xué)工程師提供了強(qiáng)大的工具，支持他們研究和設(shè)計用于AR和MR的光波導(dǎo)裝置。
使用光波導(dǎo)元件對“HoloLens 1”型進(jìn)行建模
本使用案例演示了一個簡單的“HoloLens- 1”型布局設(shè)備的建模，該設(shè)備具有一個能夠以32°×18°視場引導(dǎo)光線的光波導(dǎo)組件。
光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)
使用光波導(dǎo)組件及其靈活的區(qū)域定義，可以在VirtualLab Fusion中設(shè)置帶有耦合光柵的光波導(dǎo)。
展開 AR和MR光波導(dǎo)器件耦合光柵的優(yōu)化
連續(xù)調(diào)制光柵區(qū)域光波導(dǎo)的優(yōu)化
在下面的例子中，您可以看到這些工具中的一些發(fā)揮作用：
快速物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion通過其波導(dǎo)工具箱提供了一系列方便的工具，可在設(shè)計過程中幫助光學(xué)工程師。例如用于光柵結(jié)構(gòu)配置的用戶友好的工作流程，用于光柵分析的嚴(yán)格傅里葉模態(tài)算法(FMM)，以及參數(shù)優(yōu)化方法和一些針對光波導(dǎo)的系統(tǒng)設(shè)計方法。
本周，我們將繼續(xù)深入討論這個話題，看看光波導(dǎo)系統(tǒng)耦合光柵的優(yōu)化。由于它們的尺寸小和自由參數(shù)很多的特點，這些任務(wù)眾所周知地極具挑戰(zhàn)性。
在上周的通訊中，我們強(qiáng)調(diào)了分析基于光波導(dǎo)的增強(qiáng)和混合現(xiàn)實(AR & MR)設(shè)備的一些挑戰(zhàn)。
連續(xù)調(diào)制光柵區(qū)域光波導(dǎo)的優(yōu)化
我們演示了針對特定入射方向優(yōu)化矩形光柵的設(shè)計流程，以獲得特定衍射級次的最大效率。
展開 VirtualLab：AR和MR光波導(dǎo)器件耦合光柵的優(yōu)化
在上周的通訊中，我們強(qiáng)調(diào)了分析基于光波導(dǎo)的增強(qiáng)和混合現(xiàn)實(AR & MR)設(shè)備的一些挑戰(zhàn)。我們將繼續(xù)深入討論這個話題，看看光波導(dǎo)系統(tǒng)耦合光柵的優(yōu)化。由于它們的尺寸小和自由參數(shù)很多的特點，這些任務(wù)眾所周知地極具挑戰(zhàn)性。
快速物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion通過其波導(dǎo)工具箱提供了一系列方便的工具，可在設(shè)計過程中幫助光學(xué)工程師。例如用于光柵結(jié)構(gòu)配置的用戶友好的工作流程，用于光柵分析的嚴(yán)格傅里葉模態(tài)算法(FMM)，以及參數(shù)優(yōu)化方法和一些針對光波導(dǎo)的系統(tǒng)設(shè)計方法。
在下面的例子中，您可以看到這些工具中的一些發(fā)揮作用：
連續(xù)調(diào)制光柵區(qū)域光波導(dǎo)的優(yōu)化
本例演示了如何通過EPE和外耦合器區(qū)域連續(xù)變化的光柵占空因子來優(yōu)化光波導(dǎo)，以實現(xiàn)眼動范圍內(nèi)足夠的橫向均勻性。
單入射方向光波導(dǎo)耦合光柵的優(yōu)化
我們演示了針對特定入射方向優(yōu)化矩形光柵的設(shè)計流程，以獲得特定衍射級次的最大效率。
展開 AR和MR光波導(dǎo)器件耦合光柵的優(yōu)化
在之前的通訊中，我們強(qiáng)調(diào)了分析基于光波導(dǎo)的增強(qiáng)和混合現(xiàn)實(AR & MR)設(shè)備的一些挑戰(zhàn)。
本周，我們將繼續(xù)深入討論這個話題，看看光波導(dǎo)系統(tǒng)耦合光柵的優(yōu)化。由于它們的尺寸小和自由參數(shù)很多的特點，這些任務(wù)眾所周知地極具挑戰(zhàn)性。 快速物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion通過其波導(dǎo)工具箱提供了一系列方便的工具，可在設(shè)計過程中幫助光學(xué)工程師。例如用于光柵結(jié)構(gòu)配置的用戶友好的工作流程，用于光柵分析的嚴(yán)格傅里葉模態(tài)算法(FMM)，以及參數(shù)優(yōu)化方法和一些針對光波導(dǎo)的系統(tǒng)設(shè)計方法。 在下面的例子中，您可以看到這些工具中的一些發(fā)揮作用：
連續(xù)調(diào)制光柵區(qū)域光波導(dǎo)的優(yōu)化
本例演示了如何通過EPE和外耦合器區(qū)域連續(xù)變化的光柵占空因子來優(yōu)化光波導(dǎo)，以實現(xiàn)眼動范圍內(nèi)足夠的橫向均勻性。
單入射方向光波導(dǎo)耦合光柵的優(yōu)化
我們演示了針對特定入射方向優(yōu)化矩形光柵的設(shè)計流程，以獲得特定衍射級次的最大效率。
展開 復(fù)雜光波導(dǎo)器件中控制MTF分析的精度和速度間的平衡
任務(wù)：如何準(zhǔn)確計算波導(dǎo)的MTF？需要考慮哪些影響？
任務(wù)說明書
在增強(qiáng)現(xiàn)實和混合現(xiàn)實應(yīng)用（AR/MR）領(lǐng)域的波導(dǎo)器件的設(shè)計過程中，準(zhǔn)確計算可實現(xiàn)的光學(xué)性能是其主要任務(wù)之一。除了空間和角度均勻性外，一個非常重要的量是調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF），它可以評估最終器件的分辨率能力。在本例中，我們指出了衍射和相干效應(yīng)對計算得到的MTF精度的影響。我們會進(jìn)一步說明，一個準(zhǔn)確和快速的包含這些影響的計算需要在一個單一平臺上結(jié)合高度交互性的模擬技術(shù)。這也使用戶能夠無縫地控制復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的精度和速度間的平衡。
復(fù)雜光波導(dǎo)器件中控制MTF分析的精度和速度間的平衡
摘要
在增強(qiáng)現(xiàn)實和混合現(xiàn)實應(yīng)用（AR/MR）領(lǐng)域的波導(dǎo)器件的設(shè)計過程中，準(zhǔn)確計算可實現(xiàn)的光學(xué)性能是其主要任務(wù)之一。除了空間和角度均勻性外，一個非常重要的量是調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF），它可以評估最終器件的分辨率能力。在本例中，我們指出了衍射和相干效應(yīng)對計算得到的MTF精度的影響。我們會進(jìn)一步說明，一個準(zhǔn)確和快速的包含這些影響的計算需要在一個單一平臺上結(jié)合高度交互性的模擬技術(shù)。這也使用戶能夠無縫地控制復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的精度和速度間的平衡。
任務(wù)說明書
任務(wù)：如何準(zhǔn)確計算波導(dǎo)的MTF？需要考慮哪些影響？
布局和初始參數(shù)：
耦入耦合器
·理想光柵
·380 nm周期
·效率+1級次：50%
·效率0級次：50%（用于背面照明）
耦出耦合器
·二元光柵
·380 nm周期
·高度：50 nm
·填充系數(shù)：50%
光瞳擴(kuò)展器
·二元光柵
·268.7nm周期
·高度50 nm
·填充系數(shù)50%
仿真與設(shè)置：單平臺交互性
連接建模技術(shù)：光源
光源引擎模型
·光束類型：平面波束
·直徑：3mm（圓形）
·偏振：線偏振
·波長：532 nm
·帶寬：0 nm、1 nm、10 nm
針對具有有限帶寬（時間相干性）的光源的可用建模技術(shù)：
在此設(shè)置中，有兩種不同的技術(shù)對光源建模，每種技術(shù)的優(yōu)缺點將在文檔中討論。
建模技術(shù)的單平臺交互性
每束光束在復(fù)雜系統(tǒng)中傳播時都與不同類型的光學(xué)元件相互作用。因此，一個精確的模型需要算法的無縫交互性，以便能夠處理以下出現(xiàn)的所有方面：
1. 光柵（耦入耦合器、光瞳擴(kuò)展器、耦出耦合器）
2. 自由空間（平板玻璃內(nèi)傳播）
3. 平板玻璃表面的反射
4. 區(qū)域邊界（光柵邊界）
5.
展開 VirtualLab：具有連續(xù)調(diào)制光柵區(qū)域的光波導(dǎo)優(yōu)化
摘要
在增強(qiáng)現(xiàn)實和混合現(xiàn)實應(yīng)用 (AR & MR) 領(lǐng)域的光波導(dǎo)光學(xué)器件設(shè)計過程中，橫向均勻性（每個視場模式）和整體效率是兩個最重要的評價函數(shù)。為了在光波導(dǎo)系統(tǒng)中獲得適當(dāng)?shù)木鶆蛐院托手担斜匾试S光柵參數(shù)的變化，特別是在擴(kuò)展器和/或輸出耦合區(qū)域中。為此，VirtualLab Fusion 能夠在光柵區(qū)域中引入平滑變化的光柵參數(shù)，并提供必要的工具來根據(jù)定義的評價函數(shù)運(yùn)行優(yōu)化。此用例展示了如何使用連續(xù)變化的填充因子值優(yōu)化光波導(dǎo)，以獲得足夠的均勻性。
任務(wù)描述
光波導(dǎo)組件
使用光波導(dǎo)組件，可以輕松定義具有復(fù)雜形狀區(qū)域的光波導(dǎo)系統(tǒng)。此外，這些區(qū)域可以配備理想化或真實的光柵結(jié)構(gòu)，以充當(dāng)輸入耦合器、輸出耦合器或出瞳擴(kuò)展器。更多信息請見：
光波導(dǎo)的構(gòu)造
光柵區(qū)域
對于輸入耦合器、輸出耦合器和眼瞳擴(kuò)展器 (EPE)，使用了真實光柵。他們的瑞利矩陣和相應(yīng)的效率是用 FMM (RCWA) 嚴(yán)格計算的。您可以在以下位置找到有關(guān)如何設(shè)置的更多信息：
如何使用真實光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置一個光波導(dǎo)
總結(jié)-組件
帶有附加指南的一般工作流程
1. 基本光學(xué)光波導(dǎo)設(shè)置的配置（不屬于此用例的一部分）
2. 足跡和光柵分析工具的應(yīng)用，包括生成滿足參數(shù)調(diào)制所有要求的光學(xué)設(shè)置
3. 光柵參數(shù)所需調(diào)制的定義
4. 選擇變量并定義評價函數(shù)以優(yōu)化調(diào)制光柵參數(shù)。
起點是一個現(xiàn)有的、可執(zhí)行的光波導(dǎo)系統(tǒng)，其中已經(jīng)包括基本幾何結(jié)構(gòu)（所需距離和定位光柵區(qū)域）以及光柵規(guī)格（方向、周期、級次）。
展開 
VirtualLab：具有連續(xù)調(diào)制光柵區(qū)域的光波導(dǎo)優(yōu)化
摘要
在增強(qiáng)現(xiàn)實和混合現(xiàn)實應(yīng)用 (AR & MR) 領(lǐng)域的光波導(dǎo)光學(xué)器件設(shè)計過程中，橫向均勻性（每個視場模式）和整體效率是兩個最重要的評價函數(shù)。為了在光波導(dǎo)系統(tǒng)中獲得適當(dāng)?shù)木鶆蛐院托手担斜匾试S光柵參數(shù)的變化，特別是在擴(kuò)展器和/或輸出耦合區(qū)域中。為此，VirtualLab Fusion 能夠在光柵區(qū)域中引入平滑變化的光柵參數(shù)，并提供必要的工具來根據(jù)定義的評價函數(shù)運(yùn)行優(yōu)化。此用例展示了如何使用連續(xù)變化的填充因子值優(yōu)化光波導(dǎo)，以獲得足夠的均勻性。
任務(wù)描述
光波導(dǎo)組件
使用光波導(dǎo)組件，可以輕松定義具有復(fù)雜形狀區(qū)域的光波導(dǎo)系統(tǒng)。此外，這些區(qū)域可以配備理想化或真實的光柵結(jié)構(gòu)，以充當(dāng)輸入耦合器、輸出耦合器或出瞳擴(kuò)展器。更多信息請見：
光波導(dǎo)的構(gòu)造
光柵區(qū)域
對于輸入耦合器、輸出耦合器和眼瞳擴(kuò)展器 (EPE)，使用了真實光柵。他們的瑞利矩陣和相應(yīng)的效率是用 FMM (RCWA) 嚴(yán)格計算的。您可以在以下位置找到有關(guān)如何設(shè)置的更多信息：
如何使用真實光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置一個光波導(dǎo)
總結(jié)-組件
帶有附加指南的一般工作流程
1. 基本光學(xué)光波導(dǎo)設(shè)置的配置（不屬于此用例的一部分）
2. 足跡和光柵分析工具的應(yīng)用，包括生成滿足參數(shù)調(diào)制所有要求的光學(xué)設(shè)置
3. 光柵參數(shù)所需調(diào)制的定義
4. 選擇變量并定義評價函數(shù)以優(yōu)化調(diào)制光柵參數(shù)。
起點是一個現(xiàn)有的、可執(zhí)行的光波導(dǎo)系統(tǒng)，其中已經(jīng)包括基本幾何結(jié)構(gòu)（所需距離和定位光柵區(qū)域）以及光柵規(guī)格（方向、周期、級次）。
展開 新型納米復(fù)合材料實現(xiàn)光學(xué)器件的反復(fù)擦寫
光學(xué)波導(dǎo)器件是光學(xué)通訊的重要元器件，這類光波導(dǎo)器件通常采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝制備，如光刻、電子束曝光、物理氣相沉積等，具有較高的制備成本及工藝難度；另一方面，傳統(tǒng)光學(xué)波導(dǎo)元件一旦制備成型，便無法擦除修正。隨著信息科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對光學(xué)元器件的快速、低成本制備及可重復(fù)擦寫充滿了期待。
近來，美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校機(jī)械工程系的鄭躍兵教授及其帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊，研究開發(fā)了新的納米復(fù)合材料，首次實現(xiàn)了全光學(xué)技術(shù)制備、擦除光學(xué)波導(dǎo)器件，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于新一代光學(xué)芯片的設(shè)計與開發(fā)。
德州大學(xué)研究團(tuán)隊研發(fā)的納米復(fù)合材料，將低成本的鋁納米顆粒陣列嵌入一層300 nm的有機(jī)薄膜（聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）中。在光激發(fā)的條件下，該復(fù)合材料可同時兼具貴金屬納米顆粒的表面等離子激元和光學(xué)波導(dǎo)的屬性，成為等離子激元—波導(dǎo)混合模。為了實現(xiàn)該混合模波導(dǎo)的可擦寫，研究者將一種光感變色的螺吡喃（spiropyran）分子摻入PMMA薄膜中。在紫外光的照射下，螺吡喃分子在綠光波段產(chǎn)生激子，并與混合模波導(dǎo)發(fā)生強(qiáng)耦合作用，隨后他們將波導(dǎo)工作頻率調(diào)制到其他波段，從而實現(xiàn)了光波導(dǎo)的擦除；反之，在綠光的照射下，螺吡喃分子呈現(xiàn)光學(xué)透明性質(zhì)，使混合波導(dǎo)有效工作，從而實現(xiàn)波導(dǎo)器件的寫入。
在該工作中，研究者在紫色光照射后的樣品中利用綠色激光掃描或投射改變復(fù)合波導(dǎo)的諧振頻率，將器件圖案直接寫入芯片上，再利用紫色光照射，實現(xiàn)波導(dǎo)器件的擦除。該技術(shù)充分利用了光學(xué)技術(shù)的高效和可控性，可實現(xiàn)不同復(fù)雜器件的重復(fù)性寫入和擦除。
該研究團(tuán)隊表示，要將這項技術(shù)應(yīng)用到半導(dǎo)體工業(yè)中，首先需要提高該復(fù)合材料的光學(xué)穩(wěn)定性，延長其使用壽命。 此外，還需要調(diào)控嵌入納米顆粒陣列的光學(xué)屬性，使波導(dǎo)的諧振頻率與通訊頻率相匹配。
展開 Rsoft光波導(dǎo)軟件基于七芯光纖波導(dǎo)耦合器模擬
嗨親愛的小伙伴們再次碰面啦，鑒于近期大家主要對于耦合機(jī)理及耦合光源的要求比較高，在本期我所講述的model是基于七芯波導(dǎo)構(gòu)建成波導(dǎo)耦合器的案例，從本案例的講述可以幫助大家對于模式耦合基本理念有一個較為基礎(chǔ)性的學(xué)習(xí)。那么下面跟隨我的腳步一起去探究一下吧~
全局變量設(shè)定（圖1）
在本模塊中，我們基于光波導(dǎo)傳輸?shù)臋C(jī)理，選取的模塊為beamprop模塊，在設(shè)定的過程中由于當(dāng)各個纖芯波導(dǎo)的間距減小的作用則會有光波導(dǎo)耦合的作用，在這里我們等價為雙層波導(dǎo)介質(zhì)，即設(shè)定背景折射率為包層折射率。通過改變纖芯之間的尺寸大小以及纖芯的幾何尺寸大小進(jìn)而產(chǎn)生模式耦合的作用。基本的設(shè)定如上圖1所示，在這里就不進(jìn)行過多贅述了。詳情可翻看以往案例介紹。
圖2（七芯光纖波導(dǎo)耦合器幾何形狀）
由于光纖耦合器中在光纖直徑相對小，間距相對小的情況下，光能量的耦合作用最佳，所以我們針對于某個較為理想尺寸下的橫截面波導(dǎo)進(jìn)行延展得以分析，三維結(jié)構(gòu)幾何建模如上圖所示。再設(shè)定的過程中我們設(shè)定光纖纖芯直徑為4.4微米，纖芯與纖芯之間的橫向距離為d/2,縱向距離為d/2*1.732。
亦或者可以采用陣列的方式來進(jìn)行操作，進(jìn)而得到六邊形分布的七芯光波導(dǎo)陣列形式。
圖3 監(jiān)測模擬配置
由于在監(jiān)測過程中我們需要對每個纖芯波導(dǎo)進(jìn)行實時監(jiān)控，因此在檢測路徑中選取四種不同的檢測路徑，在包層環(huán)境背景折射率下以纖芯基本模式LP01模式作為監(jiān)測光源進(jìn)行配置，且其尺寸大小與纖芯波導(dǎo)尺寸大小相等。
圖4 激發(fā)光源配置
分析結(jié)構(gòu)的激發(fā)光場及細(xì)節(jié)配置如上圖所示，同樣的道理我們設(shè)定以中間芯作為激光模式廣場的入射中心，并且以纖芯基模模式光作為入射光源得以進(jìn)行分析。
展開 基于FDTD軟件模擬MMI結(jié)構(gòu)光譜模擬分析
本期推文主要介紹使用Lumerical軟件中的FDTD模塊進(jìn)行MMI結(jié)構(gòu)的光譜及光場分析模擬。話不多說，開始啦：
首先是幾何建模部分
圖1
在這里我們以三維結(jié)構(gòu)為例子構(gòu)建光柵的一小部分區(qū)域，首先作出一個矩形波導(dǎo)作為結(jié)構(gòu)的包層（襯底，如灰色圖示）設(shè)定波導(dǎo)的長度為4mm,如下圖所示。
類似地，作出光波導(dǎo)的新層和反射波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)，如下圖所示：
圖2
在這里補(bǔ)充說明的是幾何部分同時鏈接上了材料的屬性，分別為摻雜二氧化硅（纖芯）和純二氧化硅（包層）在這里不做過多贅述
在模擬過程中分別在光波導(dǎo)器件的起始端口和傳輸末尾端口放置一個監(jiān)視器以監(jiān)視結(jié)構(gòu)的透射和反射光譜。
光源配置如下：
在光源配置中選擇系統(tǒng)自帶的基本模式進(jìn)行入射，并且設(shè)定波長區(qū)間為1.1-1.3微米：
圖3
在監(jiān)視器中我們選擇時間監(jiān)視、光功率、電場監(jiān)測并且分別命名為反射光譜和透射光譜。
結(jié)果展示：
透射光譜模擬
反射光譜模擬
電場傳輸
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