内容发布更新时间 : 2024/11/17 20:28:29星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

武汉理工大学《光电子技术》课程设计说明书

??0，把这个关系代入方程， 假设电磁场在y方向上不随坐标y变化，即 ?y就可以得到电磁场的两种模式： TE模：

?Hx??E??0yHz?y?Ez?j?Ey??j??0Hx?y?E?j?Ex?z??j??0Hy?x?Ey?Ex???j??0Hx?x?y?Hz?j?Hy?j??0n2Ex?y?Hz?j?Hx??j??0n2Ey?x?Hy?Hx??j??0n2Ez?x?y TM模：

Ex?Ez?? j dE

波动方程：

??0dExEx?Ez?Hy?0d2Eydx2?Hy2??0njdHy??0n2dxEy?Hx?Hz?0d1dHy?22()?(k?2)Hy?0dxn2dxn?(k2n2??2)Ey?0 TE模：把电场垂直于光的传输方向（也就是z轴），这种电磁场分布称

为横电模。

TM模：把磁场垂直于光的传输方向（也就是z轴），这种电磁场分布称为横磁模。

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3 BeamPROP软件

3.1软件简介

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。

BeamPROP 是一个高度集成了计算机辅助设计和模拟仿真的专业软件，专用于设计集成光学波导元件和光路。此软件由美国RSOFT公司出品，1994年投入市场，被学院及产业公司的开发设计人员广泛使用。此软件使用先进的有限差分光束传播法 (finite-difference beam propagation method)来模拟分析光学器件。用户界面友好，分析和设计光学器件轻松方便。其主程序为一套完善的用于设计光波导元件和光路CAD设计系统，且可控制相关的模拟参数，如：数值参数、输入场以及各种显示、分析功能选项。另一功能为模拟程序，它可以在主程序内或独立执行模拟分析工作，以图形方式显示域的特性以及用户感兴趣的各种数值特性。

3.2 对称平面波导的BeamPROP仿真设置

1）新建仿真文件

启动BeamPROP软件，点击左上角的“New Circuit”按钮，新建仿真文件。 点击后弹出基本设置对话框如图3.1所示， 波导的一些基本特性参数需要在此设定。 本实验所用到的是平面波导，因此在Structure Type 选多层膜结构标志 Multilayer。波导横截面的尺寸结构为6um* 6um，导光薄膜折射率为 1.5，由于是对称平面波导，所以覆盖层与衬底层折射率相同，且小于导光薄膜折射率，设定为1.4。

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图3.1 波导参数设置界面

由于平面波导是三层结构，其中导光薄膜是一层，故需要点击Edit Layers进一步对波导结构设置，对话框如图3.2所示，新添加一层薄膜。

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图3.2 薄膜层结构设计

2）绘制波导

点击BeamPROP窗口左边的mode，绘制相应形状的波导。鼠标左键，在任意另一处再单击左键，即可画出相应的波导。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。通过设置变量可以方便的改变波导的位置以及大小，如图3.3所示，然后保存。

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图3.3 绘制波导

3）观察路径与激励设置

设置路径通过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），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。本实验需要两个探测器，一个作为光路探测，其Type 为Lauch Power，如图3.4所示；一个作为功率探测，其Type 为WG Power如图3.5所示。

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