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· 光學技術文章分享 · OptiSystemOptiSystem與OptiGrating的聯合使用：光纖布拉格光柵在OCDMA中的應用簡介在本案例中，我們演示了如何將OptiGrating中的設計導出到OptiSystem，并通過“OptiGraitng component”將其作為組件使用。

OptiSystemOptiSystem與OptiGrating的聯合使用：光纖布拉格光柵在OCDMA中的應用簡介在本案例中，我們演示了如何將OptiGrating中的設計導出到OptiSystem，并通過“OptiGraitng component”將其作為組件使用。

STACK 求解器優化 OLED Lumerical 和 Zemax 針對 OLED 的聯合仿真 Lumerical光子晶體布拉格光纖仿真應用 Lumerical 光子集成電路之PN 耗盡型移相器仿真工作流 Lumerical 納米線柵偏振器仿真應用

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生偏移，所以可以被用作溫度的測量。（聯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。

OptiSystem是一個光通信系統仿真包，用于設計、測試和優化廣譜光網絡物理層中幾乎任何類型的光鏈路，從模擬視頻廣播系統到洲際骨干網絡。其對放大器和激光器(EDFA, SOA, Raman, Hybrid, GFF優化，光纖激光器)仿真的支持滿足了我們通過改變特點參數進行光纖傳感仿真的需求。圖1表明了optisystem對于光纖環形腔基本結構的仿真。

1、設計需求本案例是基于啁啾光纖光柵實現對光纖通信系統的色散補償，構建了后置色散補償系統、前置色散補償系統和混合色散補償系統。基于OptiSystem仿真軟件實現了三種不同結構的基于啁啾光纖光柵色散補償的光纖通信系統，通過眼圖評估系統通信性能。

實驗目的1．熟悉Optisystem實驗環境，練習使用元件庫中的常用元件組建光纖通信系統。2．利用Optisystem的優化功能仿真計算光纖通信系統的各項性能參數，并進行分析。3. 分析EDFA的優化方法。

仿真說明圖1顯示了用于在OptiSystem中進行FBG光纖環形鏡傳感器數值仿真的布局。低成本寬帶LED可用于探測傳感器。LED燈光通過一個循環器和一個3-dB光纖耦合器在兩個方向上發射到環路中。FBG在其定義的帶寬和中心頻率內，反射環路每個方向上的光信號。FBG還允許傳輸其帶寬之外的光信號，且不改變它們的傳播方向。

仿真說明圖1顯示了用于在OptiSystem中進行FBG光纖環形鏡傳感器數值仿真的布局。低成本寬帶LED可用于探測傳感器。LED燈光通過一個循環器和一個3-dB光纖耦合器在兩個方向上發射到環路中。FBG在其定義的帶寬和中心頻率內，反射環路每個方向上的光信號。FBG還允許傳輸其帶寬之外的光信號，且不改變它們的傳播方向。

? 使用OptiSystem軟件可以進行FBG參數合成。 仿真說明 圖1顯示了用于在OptiSystem中進行FBG光纖環形鏡傳感器數值仿真的布局。低成本寬帶LED可用于探測傳感器。LED燈光通過一個循環器和一個3-dB光纖耦合器在兩個方向上發射到環路中。FBG在其定義的帶寬和中心頻率內，反射環路每個方向上的光信號。

? 使用OptiSystem軟件可以進行FBG參數合成。 仿真說明 圖1顯示了用于在OptiSystem中進行FBG光纖環形鏡傳感器數值仿真的布局。低成本寬帶LED可用于探測傳感器。 LED燈光通過一個循環器和一個3-dB光纖耦合器在兩個方向上發射到環路中。 FBG在其定義的帶寬和中心頻率內，反射環路每個方向上的光信號。

對于線性啁啾光纖布拉格光柵，由以下簡單表達式給出：其中n為平均模式指數，c為光速，Δλchirp最大啁啾是光柵兩端的布拉格波長差（注意，這個量是由OptiGrating的Grating Manager中的光柵定義選項卡中的總啁啾參數給出的）。本次案例的目的是利用根據上述公式產生線性啁啾的光纖光柵，在OptiSystem中實現色散補償。項目布局如圖1所示。

透射光譜，寬度為0.5和0.05（分別為12.5ps和1.25ps）正如我們所看到的，因為在第二種情況下，光柵的帶寬（125GHz）遠小于脈沖頻譜，所以脈沖的一部分頻譜被反射。總之，我們已經證明了OptiSystem中的光纖布拉格光柵組件作為濾波器。

建模任務 本案例演示了均勻光纖布拉格光柵組件在OptiSystem中作為濾波器的應用。本案例有兩種項目布局。在第一種布局中，使用了白色光源。在第二種布局下，使用了高斯脈沖。 2. 白光光源下的FBG濾波器 下圖所示為光路圖。 初始的頻譜如下圖。

建模任務本案例演示了均勻光纖布拉格光柵組件在OptiSystem中作為濾波器的應用。本案例有兩種項目布局。在第一種布局中，使用了白色光源。在第二種布局下，使用了高斯脈沖。2. 白光光源下的FBG濾波器下圖所示為光路圖。初始的頻譜如下圖。接下來我們對布拉格光柵的主選項卡中的反射率進行掃描，如圖。

光纖損耗特性的研究；在optisystem系統上構建仿真模型并驗證其是否滿足性能目標。計算損耗受限系統的中繼距離，2. 采用標準單模光纖和直接調制的色散受限光纖傳輸系統, 計算中繼距離。在optisystem系統上構建仿真模型并驗證其是否滿足性能目標。

光纖損耗特性的研究；在optisystem系統上構建仿真模型并驗證其是否滿足性能目標。計算損耗受限系統的中繼距離，2. 采用標準單模光纖和直接調制的色散受限光纖傳輸系統, 計算中繼距離。在optisystem系統上構建仿真模型并驗證其是否滿足性能目標。

本文介紹了一種用于光子集成電路光纖-波導耦合系統的多尺度仿真工作流程。光與光柵耦合器在微觀上的相互作用使用 Ansys Lumerical 進行仿真，而 Ansys Zemax OpticStudio 則用于宏觀傳播和公差分析。此示例的工作流由四個步驟組成。前兩個步驟模擬了光從光柵耦合器傳播到光纖（“出”方向），而后兩個步驟模擬了光從光纖傳播到光柵耦合器（“入”方向）。

1、初始 2-D 優化：優化光柵的間距 p、占空比 d 和光纖位置 x。2、最終的 3-D 優化：優化光纖的位置 x 以最小化插入損耗。3、S 參數提取：運行 S 參數掃描并將結果導出到數據文件。4、緊湊的模型創建：將 S 參數數據導入光學 S 參數元素。 如下一節所示，主要使用40D仿真并改變光柵的間距、占空比和光纖位置可以獲得高于2%的峰值耦合效率。

與端面耦合器相比，光柵耦合器具有靈活的放置、更高的對準公差以及無需表面拋光等優點，從而實現晶圓級測試并降低光纖封裝成本。傳統的光柵耦合器通常需要傾斜入射，通常約10°，以防止二階反射。然而，垂直入射在特定應用中是必不可少的，原因在于其不僅可以簡化多芯光纖（MCF）或垂直腔面發射激光器（VCSEL）的封裝過程，還能減小由于傳統光柵耦合器由于角度對準所占據更多的空間。