| linda |
2009-11-03 09:49 |
FIMMPROP——双向的传播工具
什么是 FIMMPROP? b5IA"w
FIMMPROP是革命式的新工具，用于模拟波导中的2D和3D光学传输。 <D&)OxEn\
FIMMPROP的核心有一个非常高效率的计算引擎，对波动方程给出严格的求解，找到完全矢量和双向的求解，并考虑到中间结点的所有反射。 LN l#h
这样让FIMMPROP 具有准确模拟其他方法像BPM不能模拟的结构的功能，像在倾斜面的波导终止，反射体，谐振腔，甚至光子带隙结构。 }7G8|54t
此外，运算方法已经很精确，经过几年的更新，优化速度也已很快了，只要即使用其他技巧也能的解决的结构，在同样的时间内它们只能解决一小部分。 p2J|Hl|
这种灵巧的设计范例让模拟复杂的系统很容易，通过组装预先确定的组件像简单的直部件，弯曲的，锥形的，和周期性的结构等等，将它们插入用户组装的其它组件。 dt[k\ !-v
使用的简便和计算速度的快捷使得FIMMPROP 成为设计大范围装置的理想的工具，像锥形的，MMI连接器，平行的连接器（像偏振转换器），滤波器 YJs|c\ eq?
aw ?=hXR!
计算方法 /:<IIqO.
传播是由局部的模块分析生成的。ｚ方向渐变的结构是将两个或更多的直部件叠加在一起来模拟的。一旦找到结构的局部模式，在部件长度方向的传播是接近即时的。计算允许在接点的模式的传播和反射系数都在完全的双向传播运算方法中用到。这个运算方法建立了描述装置和所有元件的散射矩阵，这就意味着一旦矩阵生成，不需要近一步的计算，就可以得到不同输入剖面的响应，即你想得到TE和TM激励的响应。此外，如果你改变了结构，程序只需要计算改变了的元件。 o]{uc,
在自由空间的传播，比如激光器面和光纤，将会用高效的运算方法处理。 N4;7gSc"
元件库 2,vB'C AI
组件是由连接预先确定的部件和连接器而建立的。 t:JI! DR
部件可能是下面中的一种： [U#72+K
一段具有矩形几何外形的波导 ,y9iKkg
一段光纤 - 16K7y k
另一个组件的周期重复――像这样重复模拟平行的连接器ｎ次 P^ MOx4
波导在水平或垂直方向弯曲成指定角度的拱形 ;o/>JHGj
锥形的――通常的锥形结构允许从头到尾的在整个部件上的任意定义，附加线性，幂指数的选择或用户定义的锥形方程，即你可以定义横向是线性变化，层厚度幂指数变化，层的折射率基于你给的列表方程变化的结构。这个定义就会生成，你就可以模拟更复杂的结构，像使用锥形部件的Y连接器。 (3[z%@I
连接器可能是下面中的一个： H$ftGwS8
简单的连接器，运行在被连接波导的水平和垂直方向由偏离，还有在水平和垂直方向偏转角度的定义。 wpA`(+J
自由空间的连接器（自由空间模式），运行在空气或其他均匀的介质中传输 I9o6k?$K
~9F ,%
强大的设计界面 s{ V*1$e~
这种方法的本质属性已经用FIMMPROP灵活的开发出来了，标准的设计范例充分利用了所有你生成组件的对称性和重复性 wn>edn
另外，FIMMPROP可以在任意深度将组件插入其它组件。这样就可以创建更复杂的结构。这样也就让FIMMPROP开发你结构的对称性和重复性。 !@u>A _
_<$>*i
R
扫描工具 E6Rz@"^XV
很多的注意力已经放在效率上，所以任何结构参数的改变，都只会重新计算最小值。特别的是，如果参数改变而横截面没有改变（即长度，偏离，倾斜），那么在改进的结构中信号传输的再计算会很快。为了实现这个，FIMMPROP生成了一个扫描器，这样就可以连续改变结构参数。它提供了快速和直观的图形来优化你的结构，简化使用其它数值方法不能实现的设计流程。 E ^_w I>
IdIrI
双向的运算方法 *xf ._~E
FIMMPROP的双向运算方法是很稳定的，区别于双向传输模拟的其他的尝试。大部分双向传输的尝试会有来回多次的反射传输，期间振幅会变小。这个运算方法不能处理高反射的结构。FIMMPROP可以处理任何数目的反射界面，甚至分成高的反射界面。这个特点会有很多的应用。举个例子，程序可以模拟Fabry Perot结构的谐振腔，和光子能带隙的晶体结构。 e98lhu"|H
jUj<~:Q}3o
快速设计MMI连接器 @4%L36k
MMI连接器设计 GN#<yv$av
从左到右是注入到多波模干扰连接器的模式。在这个例子中输出随着中间部件的长度而变化。由于用FIMMPROP的模拟方法，如果装置部件的特征模式已知，计算变化了的部件长度的输出场只是一个瞬时操作。 xE}VTHFo'
这个特点让使用其它传播方法的设计操作成为可能，像BPM，需要无穷大的时间。所以，在几秒钟内通过中间部件的扫描，得到合适的连接器长度是可能的 S1n3(U:m
}],Z;:
谐振装置 gI R^ )m
这是一个DWDM add-drop滤波器的例子。上下半圈间的盒子是一个谐振腔，它面对的是播出为1.532μm的光从下半圈入射，再完全从上半圈出射。 )Fd
HV;K
到目前为止，谐振腔的作用只能用时域方法（Time Domain methods）模拟（很慢）。但FIMMPROP 在800MHZ 的PC机只需要30s就可以解决这个结构（包括场的视图）。 _u"nvgVz9
}MR1^
弯曲的 C\_zdADUb%
弯曲波导的设计 Q|}a R:4
这是一个如何使用FIMMPROP设计弯曲和偏移的例子。如果在任意部件的特征模式已知，改变偏移量只需在计算的界面循环，而不是从0开始的整个传播。做一个范围内偏移的扫描，来寻找基谐模最大输出功率的结构。 gADmN8G=
rI5F o h6
客户服务界面 o
sb Hs$C
几乎所有的程序都被你的TCP/IP程序控制。不光参数可以改变，结果可以建立，所有的结果可以重新送到运算法则中重新优化。我们提供客户程序代码。 z
s Qo$p
* v8T s
图形工具 )PkNWj6% y
FIMMPROP有高效的可见的工具，这样你可以看到横向的前面，后面，或整个传播场的图，在结构任意横截面的图也可以看到。你可以看到以z（传播方向）为方程的任意模式的功率，也是剖面的方程。 d#:3be{|&q
_FbC{yI8;
运行平台 PI A)d-Z
Win2K/XP 512MB RAM, Pen- tium IV 600 MHz或更好。 ) T907I|
*fO3]+)d+
对比高折射率：使用严格的方法，FIMMPROP可以模拟高 的结构，像这种快速，硅的微型锥形结构。末端只有0.5um，长7um，用于光子晶体的连接。 & a!BD/
Fhq9D{TeY,
锥形结构和y连接器 {v a aFs
R8*Q$rH<
FIMMPROP用于设计连续变化结构是非常理想的，像y连接器，接近绝热的锥形结构。程序会计算结构的长度为多长才可以比通常的光学传播更快的实现绝热。而且，锥形结构可以实现在任意范围角度和高折射率的模拟，因为在等方性的麦克斯韦方程，FIMMPROP不做近似。 u{&B^ s)k.
^IZ)#1U
y连接器的长度优化 `\=Gp'&Q+
M"q[ p
在这儿FIMMPROP扫描器用于分析随着在输出端基谐模模式功率的结构长度的改变而发生的变化。虽然y连接器只会在无限的长度才能到达绝热，图形会马上告诉你在什么长度功率会达到80%。 f#%JSV"7
H Q!Xj .y
高效的双向运算方法 J MX6yV
FIMMPROP 能精确模拟由金属板引起的强反射，这儿光线在金属板上小于波长的洞中传播，发生部分反射。在金属里的损耗也包括了。 Ot&:mT!2
^Yr0@pE
FIMMPROP 甚至能模拟光子能带隙晶体，提供时域方法的快速变化，在晶体光子能带隙区域波长的光线通过急剧弯曲的线的传播。这个结果不用一分钟就计算出来了。 '"pd
|
|