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首先，計算進入器件的波導模式。這些都不是像平面波源那樣的解析解，因此它們是用有限元數值方法得到的。對于二維環形諧振腔，計算了一維傳播模式(平板波導模式)。 在本案例中，所有進入器件的波導具有相同的幾何形狀。通過環形諧振腔和兩個平行波導的組裝，建立二維幾何結構： 下圖為電場近場的x分量和光強的對數圖：

在耦合區2中，直波導兩側的電場強度分別為A4和A3，對應的環形波導中的電場分別為B4和B3。定義其耦合系數為k；透過系數為t；環形波導內的損耗系數為a；而光在環形波導中傳輸一周所積累的相位為φ=2πLneff/λ，其中L表示環形波導的周長。

由相長干涉的條件可知，對于諧振態的光，其會滿足公式下式：式中neff表示波導中光的有效折射率，L為環形諧振腔的長度，m為整數。在耦合區域1中，假設直波導在耦合前后的電場強度的分別為 和 ，而環形波導中的電場分別為 和 。在耦合區域2中，直波導兩側的電場強度分別為 和 ，對應的環形波導中的電場分別為 和 。

首先，計算進入器件的波導模式。這些都不是像平面波源那樣的解析解，因此它們是用有限元數值方法得到的。對于二維環形諧振腔，計算了一維傳播模式(平板波導模式)。 在本案例中，所有進入器件的波導具有相同的幾何形狀。

大家好，歡迎來到今日本期案例學習，今天我要向大家介紹的是基于FDTD軟件中的FDE(有限元差分計算方式)進行環形諧振器結構的模擬，希望能你幫大家提供一些參考： 利用該軟件進行模擬主要需要進行以下四個部分環節的模擬： 第一部分：模型結構的建模使用： a.模型框架 如上圖所示，主要是利用矩形波導和環形波導構成。

使用波導的PIC組件有很多，其中包括： 分光器：將單個波導的光波分成兩個波導 耦合器：將來自兩個不同波導的光波耦合為單個波導 環形諧振器：由圓形或橢圓形組成，其可用作PIC上的濾波器或調制器 螺旋波導：延遲PIC上的信號 光柵耦合器：將光垂直耦合到PIC與光纖，可以輸入也可以輸出光信號 光開關：改變波導中的折射率，以控制光信號，并在PIC中引導光信號的路徑

2)基本原理：如圖1所示，典型的MRR結構由直波導和閉合環形波導兩部組成，光從輸入波導的輸入端進入，傳播至微環處一部分光以倏逝波的方式耦合到環形波導中，另一部分光從直通段輸出。耦合進入環形波導的光在傳播一周改變的相位正好等于2π的整數倍，與新耦合進入微環的光滿足相干條件，兩者相互干涉產生諧振增強效應。

其核心器件為波分復用器和解復用器，常見的結構包括微環（MRR）型、刻蝕衍射光柵（EDG）型以及陣列波導光柵（AWG）型等。MRR型：MRR由一個環形諧振腔和輸入輸出波導組成，具有結構簡單、易于集成等優點。其中，環形諧振腔能使不同波長的光信號實現選擇性諧振，因此，級聯不同環形諧振腔長度的MRR，就能實現多個波長的解復用功能，其結構示意圖如圖2所示。

[1]?與絕緣體-金屬-絕緣體(IMI)等離子波導相比，金屬-絕緣體-金屬(MIM)波導具有很強的光約束，對SPPs來說，其傳播距離可接受。?有許多種類的納米波導濾波器：齒形等離子體波導[2]，盤型諧振腔Channel drop濾波器，矩形幾何諧振腔[3]以及環形諧振腔[4]。?MIM波導中，有兩種等離子體濾波器，即帶通和帶阻濾波器。

[1] ? 與絕緣體-金屬-絕緣體(IMI)等離子波導相比，金屬-絕緣體-金屬(MIM)波導具有很強的光約束，對SPPs來說，其傳播距離可接受。 ? 有許多種類的納米波導濾波器：齒形等離子體波導[2]，盤型諧振腔Channel drop濾波器，矩形幾何諧振腔[3]以及環形諧振腔[4]。

[1]? 與絕緣體-金屬-絕緣體(IMI)等離子波導相比，金屬-絕緣體-金屬(MIM)波導具有很強的光約束，對SPPs來說，其傳播距離可接受。? 有許多種類的納米波導濾波器：齒形等離子體波導[2]，盤型諧振腔Channel drop濾波器，矩形幾何諧振腔[3]以及環形諧振腔[4]。

在OpticStudio軟件中使用Lumerical超透鏡插件進行的超透鏡仿真共封裝光學仿真Lumerical套件的共封裝光學仿真，可以對光如何通過波導傳播進行建模，并展示波導形狀在光波分束與引導中的重要作用。這些數字模型展示了共封裝光學如何支持PIC的開發。此外，光學仿真還可以幫助設計人員評估衍射光柵將光耦合到波導的效率，并展示了如何調控光的傳播方式，以適應后續波導的形狀和尺寸。

[1] ? 與絕緣體-金屬-絕緣體(IMI)等離子波導相比，金屬-絕緣體-金屬(MIM)波導具有很強的光約束，對SPPs來說，其傳播距離可接受。 ? 有許多種類的納米波導濾波器：齒形等離子體波導[2]，盤型諧振腔Channel drop濾波器，矩形幾何諧振腔[3]以及環形諧振腔[4]。

COMSOL 官網案例庫中有幾個很好的示例演示了數值端口條件和邊界模式分析研究的使用，例如：光學環形諧振腔陷波濾波器模型定向耦合器模型RF 波導適配器模型馬赫-曾德爾 調制器模型結論在這篇文章中，我們介紹了如何使用 RF 模塊或波動光學模塊在波導結構的橫截面中找到諧振模式并獲得它們的定性和定量特征，這些特征可用于進一步的全波研究，用于激發或終止這些模式。

RP Fiber Power 是一款功能強大的建模軟件，用于設計和優化光纖器件 - 特別是光纖放大器和激光器以及其他類型的波導激光器，還有光纖耦合器，多芯光纖，螺旋芯光纖和錐形光纖?？紤]更多用戶在光學設計應用中的需求，武漢墨光將在11月25號開展《 RP Fiber Power 設計環形腔激光器》線上研討會。

在波導的輸出端，構建了一個簡單的攝像系統來模擬人眼接收到的圖像。這包括 3 個物體、一個近軸透鏡、一個環形和一個位于近軸透鏡焦平面的檢測器矩形。近軸透鏡將無限遠處的物體圖像聚焦到焦平面上的檢測器矩形上。打開文件時，已經可以看到檢測器查看器上已經有一個圖像。建議用戶嘗試打開“光線追蹤控制”對話框并自行追蹤它，看看它是如何工作的。

其中光陀螺儀作為Sagnac干涉的典型應用，又具體分為基于波導干涉的光陀螺儀，基于無源諧振腔的光陀螺儀，和基于布里淵環形激光器的光陀螺儀。

在波導的輸出端，構建了一個簡單的攝像系統來模擬人眼接收到的圖像。這包括 3 個物體、一個近軸透鏡、一個環形和一個位于近軸透鏡焦平面的檢測器矩形。近軸透鏡將無限遠處的物體圖像聚焦到焦平面上的檢測器矩形上。打開文件時，已經可以看到檢測器查看器上已經有一個圖像。建議用戶嘗試打開“光線追蹤控制”對話框并自行追蹤它，看看它是如何工作的。

(4) 網絡器件復用器∕解復用器，上路∕下路，陣列波導光柵，靜態和動態開關，循環∕環形元件，交叉連接，·波長轉換。(5) 無源器件·濾波器，調制器，耦合器，分波器，合波器，環形器，隔離器，偏振器件，光纖光柵。(6) 光放大器EDFA和拉曼放大器已經成為光纖網絡所需的器件，從WDM網絡轉發器到CATV接線放大器，都有著廣泛的應用。

GLAD的應用領域包括：（1）包含傳統光學元件，如各種透鏡、反射鏡、棱鏡的光學系統的衍射傳輸分析；（2）光束質量的分析和評價；（3）二元衍射光學元件的分析；（4）各種波導的分析；（5）激光系統的分析：無源腔性能分析，含各類增益介質的有源腔分析；（6）多種非線性過程的模擬。