RSoft BPM算法在光波导器件仿真中的应用

RSoft是一款非常实用的光波导仿真软件。其中包含了BPM,FDTD,FEM等多种算法，使得它能够适用于各种不同要求场合。本课程主要使用RSoft算法集中的BPM算法对光波导和简单光波导器件进行仿真计算，从而对光在波导中的传输有一定得了解。

一、软件CAD界面：

下载网站上的压缩包，解压缩后运行C:\Program Files\RSoft\bin文件夹中的bcadw32.exe，即出现如下图所示的CAD界面。此界面是定义波导结构和下一步计算的前提。

二、单根波导的仿真：

在软件中，点击左上角的”New Circuit”按钮，如图所示。

点击后弹出基本设置对话框，波导的一些基本特性参数需要在此设定。我们模拟目前光通信系统中应用最为广泛的掩埋型二氧化硅波导（channel型）。波导横截面的尺寸结构为6um*6um，芯层折射率为1.465，包层折射率为1.455（包层和芯层的折射率差为0.01），通信波长为1.55um。基本参数的设定如下图所示（注意，软件中关于长度的单位均为um）：

设置完毕后点击”OK”，进入CAD界面。

首先画一根直波导。点击”Segment mode” （新建文件时默认就是此模式），如上图红圈所示。之后在空白的CAD窗口中某一处单击鼠标左键，在任意另一处再单击左键，即可画出一条波导，如下图所示。

到目前为止，画出的波导是任意的，我们还需要对它进行设置，满足我们设计的要求。将鼠标移动至波导上（红色区域上），再单击鼠标右键，会弹出波导的设置菜单。由于我们只需要仿真普通的直波导，所以大部分设置保持默认即可。主要需要调整波导的位置。在RSoft软件中，波导位置是由首尾两个坐标确定的，并且BPM计算的光是只沿着z轴传播（即竖直方向），这个是需要特别注意的。具体设置见下图。

设置完毕单击”OK”，就可以在CAD界面看到修改后的，沿着z轴、长度为1000um的波导（俯视图）。

单单如此还不够，我们还需要设置光源的特性和观察的路径。首先设置路径，单击左侧工具栏中的”Edit Pathways”按钮。

单击后左侧工具栏会变成路径设置栏。点击”New”按钮，会新建一个路径，再左键点击我们画好的波导，使路径与波导相一致（此时波导会变绿色），如下图：

然后再点击”Monitors”按钮，会弹出一个小对话框，设置一个与路径相匹配的探测器。按照下图提示设置完后，点击对话框的”OK”按钮回到路径设置模式，再点击左侧的”OK”按钮回到画图模式。

再进行光源设置、光波模拟设置运行后即可得到仿真结果：

定向耦合器的仿真结果如下：

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