新GratingMod及應(yīng)用(詳細(xì)介紹)

1、第三節(jié) 光柵模擬1 GratingMOD簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 是一種分析和綜合處理在光纖和集成光波是一種分析和綜合處理在光纖和集成光波導(dǎo)線路中復(fù)雜的導(dǎo)線路中復(fù)雜的光柵特性光柵特性的設(shè)計(jì)工具。的設(shè)計(jì)工具。 快速算法能處理任意光柵的二維或三維光快速算法能處理任意光柵的二維或三維光波導(dǎo)特性。波導(dǎo)特性。 GratingMOD分析對(duì)象分析對(duì)象 色散補(bǔ)償色散補(bǔ)償 復(fù)用復(fù)用/解復(fù)用解復(fù)用 上傳上傳/下載濾波器下載濾波器 光放大器中的增益平坦濾波器光放大器中的增益平坦濾波器 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器 錐形波導(dǎo)光柵錐形波導(dǎo)光柵 光柵助耦合器光柵助耦合器 多段光柵回路多段光柵回路 帶相位偏移的光柵帶相位偏移的光柵 表面凹凸與大折

2、射率光柵表面凹凸與大折射率光柵 2. 操作步驟舉例第一步 創(chuàng)建光柵 點(diǎn)Utility菜單下的GratingMOD Grating Layout,打開創(chuàng)建光柵對(duì)話框設(shè)置波導(dǎo)類型、光柵周期等基本參數(shù) 設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)后，點(diǎn)OK，軟件自動(dòng)生成一光纖Bragg光柵。自動(dòng)排布生成的光柵zxy第二步 設(shè)置光柵具體參數(shù) 對(duì)紅色區(qū)域（波導(dǎo)區(qū)）點(diǎn)右鍵，獲得如下對(duì)話框：調(diào)整光柵參數(shù)打開光柵設(shè)置對(duì)話框 點(diǎn)擊右上角的Tapers獲得如下對(duì)話框： 調(diào)整光柵的類型第三步 折射率計(jì)算計(jì)算波導(dǎo)折射率結(jié)果右鍵觀察z方向折射率曲線周期數(shù)量過多，無法區(qū)分減小波導(dǎo)長(zhǎng)度重新計(jì)算,結(jié)果:點(diǎn)右鍵獲得折射率曲線第四步 運(yùn)行模擬程序 點(diǎn)擊運(yùn)行(

3、go)按鈕運(yùn)行程序獲得如下對(duì)話框:光柵分析參數(shù)設(shè)置 其對(duì)話框主要設(shè)置光柵模擬時(shí)的相關(guān)參數(shù)，及對(duì)計(jì)算結(jié)果的設(shè)置 設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)后，點(diǎn)，運(yùn)行程序。獲得類似如下圖結(jié)果：Postprocessing: Power Spectrum of Reflectionx10-4Wavelength (m)17405174061740717408174091741017411Relative Power (a.u.)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0FWHM:0.000233525LLobe:0.827442 輸出結(jié)果的打開 點(diǎn)Graph-View選擇需要查看的相應(yīng)的文件(后綴為.

4、pcs),打開結(jié)果顯示3. 布局生成對(duì)話框2. 布局生成對(duì)話框 調(diào)制類型，包括折射率調(diào)制和波導(dǎo)形狀調(diào)制。對(duì)光纖光柵的分析，我們?nèi)∧J(rèn)值，即折射率調(diào)制。調(diào)制類型 Volume index: 折射率調(diào)制 Surface Relief(default): 形狀調(diào)制(缺省設(shè)置) Surface Relief(width):形狀調(diào)制(寬度變化) Surface Relief(height):形狀調(diào)制(高度變化) Surface Relief(both):形狀調(diào)制(寬度和高度都變化) Vol.& Surf. (default):折射率和形狀同時(shí)調(diào)制(缺省設(shè)置) Vol.& Surf. (w

5、idth) (寬度變化) Vol.& Surf. (height)形狀調(diào)制(高度變化) Vol.& Surf. (both) (寬度和高度都變化)三維波導(dǎo)的調(diào)制類型 Volume index: 折射率調(diào)制 Surface Relief(default): 形狀調(diào)制(缺省設(shè)置) Surface Relief(width):形狀調(diào)制(寬度變化) Surface Relief(height):形狀調(diào)制(高度變化) Surface Relief(both):形狀調(diào)制(寬度和高度都變化) Vol.& Surf. (default):折射率和形狀同時(shí)調(diào)制(缺省設(shè)置) Vol.&am

6、p; Surf. (width) (寬度變化) Vol.& Surf. (height)形狀調(diào)制(高度變化) Vol.& Surf. (both) (寬度和高度都變化)二維波導(dǎo)的調(diào)制類型 Volume index: 折射率調(diào)制 Surface Relief(default): 形狀調(diào)制(缺省設(shè)置) Surface Relief(width):形狀調(diào)制(寬度變化) Surface Relief(height):形狀調(diào)制(高度變化) Surface Relief(both):形狀調(diào)制(寬度和高度都變化) Vol.& Surf. (default):折射率和形狀同時(shí)調(diào)制(缺省

7、設(shè)置) Vol.& Surf. (width)同時(shí)調(diào)制 (寬度變化) Vol.& Surf. (height)同時(shí)調(diào)制 (高度變化) Vol.& Surf. (both)同時(shí)調(diào)制 (寬度和高度都變化)2. 布局生成對(duì)話框 調(diào)制深度: 1折射率調(diào)制:光柵的折射率的變化值，n 2 形狀調(diào)制:光柵的形狀變化量(單位:微米)2. 布局生成對(duì)話框 Grating Period：光柵周期 2. 布局生成對(duì)話框 rating Length:光柵長(zhǎng)度 L2. 布局生成對(duì)話框tructure Type:波導(dǎo)類型(可選類型）: Slab(2D) 平板波導(dǎo) Fiber圓波導(dǎo) Cladding

8、 fiber帶包層的圓波導(dǎo) Channel通道波導(dǎo) Diffused擴(kuò)散型波導(dǎo) Rid/Ridge脊形波導(dǎo) Multilayer多層波導(dǎo)2. 布局生成對(duì)話框 Background Index：背景折射率（包層折射率）2. 布局生成對(duì)話框 Index difference:波導(dǎo)折射率與包層折射率之差2. 布局生成對(duì)話框 Waveguide Width:纖芯寬度（直徑）2. 布局生成對(duì)話框 Waveguide Height:纖芯高度(三維波導(dǎo))2. 布局生成對(duì)話框 Cladding fiber 類型專用2. 布局生成對(duì)話框 纖芯折射率2. 布局生成對(duì)話框 包層折射率2. 布局生成對(duì)話框 纖芯半徑2

9、. 布局生成對(duì)話框 包層半徑例：調(diào)整類型為波導(dǎo)寬度調(diào)制例：調(diào)整類型為波導(dǎo)寬度調(diào)制所得波導(dǎo)點(diǎn)右鍵看屬性點(diǎn)右鍵看屬性 光柵：波導(dǎo)的某一參數(shù)受到周期性的調(diào)制（擾動(dòng)）折射率計(jì)算 XZ面減小波導(dǎo)長(zhǎng)度、Z步長(zhǎng)減小波導(dǎo)長(zhǎng)度、Z步長(zhǎng)減小波導(dǎo)長(zhǎng)度、Z步長(zhǎng)Z范圍減小波導(dǎo)長(zhǎng)度、Z步長(zhǎng)Z方向步長(zhǎng)折射率分布3 光柵類型及參數(shù)設(shè)置 折射率變化函數(shù)名折射率變化類型： None Data file Expression Grating Phase:光柵初始相位例：相位為0度相位為90度相位對(duì)結(jié)果的影響 相位 0 度 90度 Period：光柵周期（默認(rèn)值為Period,即前面對(duì)話框所設(shè)的值）,建議不要修改Apodizatio

10、n Type:切趾類型（默認(rèn)為均勻折射率分布，即非切趾光柵）: Cosine Cosine-Squared Tanh Blackmancosine減小波導(dǎo)長(zhǎng)度Cosine-squaredTanhBlackman Apodization Coefficient:切趾系數(shù)Cosine (Appendix B)Raised-Cosine Tanh Blackman Chirp Type:啁啾類型，默認(rèn)為線性啁啾: 其它類型需自定義 (L為光柵長(zhǎng)度) Chirp Coefficient：啁啾系數(shù)，默認(rèn)為0，即非啁啾光柵( )(/2)(/1/2)zzLZ L Profile Type:單個(gè)光柵折射率分布

11、形狀,可為正弦和矩形Sinusoidal(正弦曲線)矩形曲線 周期占空比: 一個(gè)周期中，折射率增加部分所占比例矩形曲線 duty cycle =0.5duty cycle =0.24 計(jì)算參數(shù)設(shè)置 光柵分析:已知光柵結(jié)構(gòu),分析其傳輸特性 光柵綜合: 已知光柵傳輸特性,反推光柵的結(jié)構(gòu)固定中心波長(zhǎng)(自動(dòng)調(diào)整周期以滿足Bragg條件)固定周期(自動(dòng)調(diào)整波長(zhǎng)以滿足Bragg條件)光柵階次波長(zhǎng)范圍: 單數(shù)表示波長(zhǎng)寬度,雙數(shù)表示波長(zhǎng)起始值和終點(diǎn)值波長(zhǎng)間隔模式選擇設(shè)置采用自動(dòng)模式計(jì)算采用解析解考慮(波導(dǎo)/材料)色散顯示模式計(jì)算過程模式輸出類型模式輸出類型模式輸出: Default None Save onl

12、y Display and Save輸出文件名使用預(yù)計(jì)算模式增加模式文件選擇需要計(jì)算的頻譜特性參數(shù)半峰值寬度峰值峰值位置阻帶位置左邊帶峰值右邊帶峰值一定幅值下的帶寬以分貝表示峰值 波長(zhǎng)位置峰值 波長(zhǎng)位置FWHM: 0.00398535左側(cè)波谷 0.499158右側(cè)波谷0.494075阻帶寬度(降為0時(shí)的寬度)從峰值下降到一定值時(shí)的帶寬輸出參數(shù)設(shè)置輸出設(shè)置輸出設(shè)置輸出頻譜: None Reflected Transmitted Both輸出設(shè)置輸出相位文件名.pcs輸出設(shè)置輸出延遲、色散文件名_delay_dispersion.pcs輸出設(shè)置輸出切趾/啁啾函數(shù)文件名_profile.pcs計(jì)算例1: 二維平板波導(dǎo)分析與綜合1 光柵生成波導(dǎo)寬度調(diào)制調(diào)制深度波導(dǎo)結(jié)構(gòu)點(diǎn)右鍵看屬性對(duì)話框 波導(dǎo)起始端寬為width 終端守為width+ModWidth ModWidth=0.5計(jì)算參數(shù)設(shè)置計(jì)算參數(shù)設(shè)置參數(shù)掃描1 參數(shù)掃描法基本原理 計(jì)算某一變量在一定區(qū)間的多個(gè)值