Rsoft
關注創建者：馬答哈 創建時間：2016-06-06
Rsoft的實例教程
本案為用戶介紹了利用Rsoft軟件進行簡單的矩形光柵的反射率和吸收率的仿真計算。比起其他數值模擬軟件，Rsoft有著計算速度快，計算結果更加嚴格精確等特點。
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上圖為RSoft主界面，藍色三角形為光源處，紫色框為光柵周期范圍，需要設置光柵周期的XYZ大小，然后利用紅色框內的各種模組在周期內創建達曼光柵結構。
根據優化得來的達曼光柵結構參數，利用各種模組在紫色框內創建相關結構，然后進行仿真可以得到達曼光柵各級次的衍射能量，其不均勻度小于3%。
3、總結
利用RSoft軟件的DiffractMOD模塊可以很準確的得到衍射光柵各級次的衍射效率。
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RSoft是一款非常實用的光波導仿真軟件。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算法對光波導和簡單光波導器件進行仿真計算，從而對光在波導中的傳輸有一定得了解。
一、軟件CAD界面：
下載網站上的壓縮包，解壓縮后運行C:\Program Files\RSoft\bin文件夾中的bcadw32.exe，即出現如下圖所示的CAD界面。此界面是定義波導結構和下一步計算的前提。
二、單根波導的仿真：
在軟件中，點擊左上角的”New Circuit”按鈕，如圖所示。
點擊后彈出基本設置對話框，波導的一些基本特性參數需要在此設定。我們模擬目前光通信系統中應用最為廣泛的掩埋型二氧化硅波導（channel型）。波導橫截面的尺寸結構為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。基本參數的設定如下圖所示（注意，軟件中關于長度的單位均為um）：
設置完畢后點擊”OK”，進入CAD界面。
首先畫一根直波導。點擊”Segment mode” （新建文件時默認就是此模式），如上圖紅圈所示。之后在空白的CAD窗口中某一處單擊鼠標左鍵，在任意另一處再單擊左鍵，即可畫出一條波導，如下圖所示。
到目前為止，畫出的波導是任意的，我們還需要對它進行設置，滿足我們設計的要求。將鼠標移動至波導上（紅色區域上），再單擊鼠標右鍵，會彈出波導的設置菜單。由于我們只需要仿真普通的直波導，所以大部分設置保持默認即可。主要需要調整波導的位置。在RSoft軟件中，波導位置是由首尾兩個坐標確定的，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 圖1 LPFG幾何模型
在研究分析光譜特性過程中，相位匹配曲線即諧振波長與光柵周期的關系曲線是不可或缺的環節，本文所建立的LPFG模型均是在Rsoft平臺上操作的，如圖1所示。
上圖中可以詳細全面地觀察到光柵的XYZ各方向的形態。軟件在各參數設置好后如圖2所示其中光纖光柵參數具體設置為：折變量為0.0005，柵區長度為20000，纖芯折射率為1.4681，包層折射率1.4628，纖芯半徑4.15，包層半徑為62.5，環境折射率為1，柵格調制區長度/光柵長度（占空比）為0.5。
圖3中標注的各模式階次,是在Rsoft中Edit Symbols里將free space wavelength改為要查看的模式階次諧振波長，然后在Perform Simulation只仿真該諧振波長，可以查看到對應的階次的模式圖。
圖2 仿真模型設置參數
圖3 模擬光譜圖及模式階次
經之前講述的掃描過程仿真出來的是透射譜曲線，如圖3所示，其中縱坐標表示損耗功率（使用Rsoft將各光纖光柵周期仿出來的透射譜數據在數據處理軟件上處理后，可以得到各周期透射譜曲線圖，不同諧振波長所對應的模式也已標注上）如果要觀察到某一位置處的光場分布如圖4所示，具體要將最后的展示output設置為XY視角,同時在field output format和far field output設置為Amp、Phase 和 intensivity。
圖4 模式光場分布圖
在光纖光柵中，纖芯中的光傳播時，能量會向包層發生泄露，如圖5所示。這是通過simulation（紅綠燈），配置光源后運行得到的。
展開 本案例采用Rsoft軟件，以由SMF和FMF構成的非對稱模式選擇耦合器模型，通過設置波導的有效模式折射率以及波導寬度，動態演示了LP01模式分別與LP11模式，LP21模式和LP02模式之間的耦合過程，并且可以通過設置不同的耦合長度獲得不同的模式占比。
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就是利用Rsoft軟件中的beamprop模塊進行光纖光柵模擬。
步驟一：進行環境全局變量的設置，具體如下：
圖1 全局變量設置
在該模擬中我們設定入射光的中心波長為1.55微米，背景折射率為空氣。配置相應的全局變量如上圖所示。
步驟二：進行參數設置。
仿真模型構建
1.利用Rsoft軟件的RCWA功能，生成折疊光柵、出耦合光柵、入耦合光柵的雙向散射分布函數（BSDF），精準描述光柵的衍射特性；
2.在Lighttools中搭建L型光柵波導的三維模型，導入Rsoft生成的BSDF文件，設置波導的全內反射（TIR）條件，模擬光在波導中的傳播、耦合、出瞳擴展過程；
3.考慮光的偏振特性，采用9點法評價眼動范圍均勻性：在16mm×12mm的眼動范圍內均勻選取
是基于rsoft軟件中beam模塊耦合熱光調制物理場而展開模擬研究的。
圖1 熱光調制光開關基本幾何模型
其中加熱電極為鋁電極，具體配置的材料參數圖示如下圖2所示：
圖2鋁電極材料設置參數
其中參數WA,PxA均為參數變量，可自行設定控制波導所在位置。
以單模光纖和少模光纖構成的非對稱型模式選擇耦合器為模型，利用光束傳播法的Rsoft仿真軟件演示在所設計參數下的能量傳輸情況。
首先，進入RSoft CAD-Layout，點擊左上角的“New Circuit”按鈕，新建仿真文件，波導的一些基本特性參數需要在此設定。
Rsoft中的Fullwave仿真模塊可以更精確的仿真微小結構，按照建立模型，設置參數，監測能量，優化結構的思路對其進行仿真。圖1是在Fullwave模塊中建立的雙芯波導仿真模型。在模型中設置好折射率、光源、光路、監測器等便可以進行仿真。
RSoft軟件的DiffractMOD是一種用于衍射光學元件結構的設計和仿真工具，基于嚴格耦合波分析（RCWA）算法，包括快速傅里葉分解和廣義傳輸線公式，可以處理復雜的周期性結構，其中包含具有有損或色散材料的介電和金屬成分。
2、達曼光柵設計仿真
達曼光柵結構設計可以基于matlab或者mathematica軟件進行優化，然后在RSoft軟件進行仿真。
Rsoft是一款優秀的光學仿真軟件，里面集成了多個模塊，其中BPM模塊利用光束傳播法（Beam Propagation Method），能夠進行多種類型光器件的仿真，比如分束器、光纖等。這次，利用該模塊展示如何開展光纖彎曲情況下的仿真分析。
仿真是選擇BeamPROP模塊的波束包絡法對偏心單模光纖進行仿真，圖1為仿真模型，紅色柱體為單模光纖的包層，包層折射率為1.45，藍色和綠色為單模光纖的纖芯，纖芯折射率為1.46。其中藍色纖芯與綠色纖芯相偏差4μm。建立好模型設置好參數后，設置路徑，并且對路徑的能量進行監測。
圖1 偏心單模光纖建模圖
如圖2分別波長1550nm和1560nm的偏心結構的縱向功率分布圖，光源從纖芯輸入
Rsoft是專門做光子晶體光纖仿真軟件，可以通過utility里面的Arrary Layout 來創建三維光子晶體光纖。建立三維模型時在Dimens中選擇選擇2Dxy。選擇BeamPROP模塊的波束包絡法對三芯光子晶體光纖進行仿真，圖1為仿真模型，背景為熔融二氧化硅材料，紅色柱體為氣孔，黃色柱體為纖芯。中間纖芯為定為纖芯1，左邊纖芯定為纖芯2，右邊纖芯定為纖芯3。
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是基于七芯波導構建成波導耦合器的案例，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性的學習。那么下面跟隨我的腳步一起去探究一下吧~
全局變量設定（圖1）
在本模塊中，我們基于光波導傳輸的機理，選取的模塊為beamprop模塊，在設定的過程中由于當各個纖芯波導的間距減小的作用則會有光波導耦合的作用
