新GratingMod及应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节 光纤光栅模拟,1,GratingMOD,简介,是一种分析和综合处理在光纤和集成光波导线路中复杂的,光栅特性,的设计工具。,快速算法能处理任意光栅的二维或三维光波导特性。,GratingMOD,分析对象,色散补偿,复用,/,解复用,上传,/,下载滤波器,光放大器中的增益平坦滤波器,波长转换器,锥形波导光栅,光栅助耦合器,多段光栅回路,带相位偏移的光栅,表面凹凸与大折射率光栅,2.,操作步骤举例,第一步 创建光栅,点,Utility,菜单下的,GratingMOD,Grating Layout,打开创建光栅对话框,设置波导类型、光栅周期等基本参数,设置好相应参数后，点,OK,，软件自动生成一光纤,Bragg,光栅。,自动排布生成的光栅,z,x,y,第二步 设置光栅具体参数,对红色区域（波导区）点右键，获得如下对话框：,调整光栅参数,打开光栅设置对话框,点击右上角的,Tapers,获得如下对话框：,调整光栅的类型,第三步 折射率计算,计算波导折射率,结果,右键观察,z,方向折射率曲线,周期数量过多，无法区分,减小波导长度,重新计算,结果,:,点右键获得折射率曲线,第四步 运行模拟程序,点击运行,(go),按钮,运行程序,获得如下对话框,:,光栅分析参数设置,其对话框主要设置光栅模拟时的相关参数，及对计算结果的设置,设置好相应参数后，点，运行程序。获得类似如下图结果：,输出结果的打开,点,Graph-View,选择需要查看的相应的文件,(,后缀为,.,pcs,),打开,结果显示,3.,布局生成对话框,2.,布局生成对话框,调制类型，包括折射率调制和波导形状调制。对光纤光栅的分析，我们取默认值，即折射率调制。,调制类型,Volume index:,折射率调制,Surface,Relief(default,):,形状调制,(,缺省设置,),Surface,Relief(width,):,形状调制,(,宽度变化,),Surface,Relief(height,):,形状调制,(,高度变化,),Surface,Relief(both,):,形状调制,(,宽度和高度都变化,),Vol.& Surf. (default):,折射率和形状同时调制,(,缺省设置,),Vol.& Surf. (width) (,宽度变化,),Vol.& Surf. (height),形状调制,(,高度变化,),Vol.& Surf. (both) (,宽度和高度都变化,),三维波导的调制类型,Volume index:,折射率调制,Surface,Relief(default,):,形状调制,(,缺省设置,),Surface,Relief(width,):,形状调制,(,宽度变化,),Surface,Relief(height,):,形状调制,(,高度变化,),Surface,Relief(both,):,形状调制,(,宽度和高度都变化,),Vol.& Surf. (default):,折射率和形状同时调制,(,缺省设置,),Vol.& Surf. (width) (,宽度变化,),Vol.& Surf. (height),形状调制,(,高度变化,),Vol.& Surf. (both) (,宽度和高度都变化,),二维波导的调制类型,Volume index:,折射率调制,Surface,Relief(default,):,形状调制,(,缺省设置,),Surface,Relief(width,):,形状调制,(,宽度变化,),Surface,Relief(height,):,形状调制,(,高度变化,),Surface,Relief(both,):,形状调制,(,宽度和高度都变化,),Vol.& Surf. (default):,折射率和形状同时调制,(,缺省设置,),Vol.& Surf. (width),同时调制,(,宽度变化,),Vol.& Surf. (height),同时调制,(,高度变化,),Vol.& Surf. (both),同时调制,(,宽度和高度都变化,),2.,布局生成对话框,调制深度,:,1,折射率调制,:,光栅的折射率的变化值，,n,2,形状调制,:,光栅的形状变化量,(,单位,:,微米,),2.,布局生成对话框,Grating Period,：光栅周期,2.,布局生成对话框,rating Length:,光栅长度,L,2.,布局生成对话框,tructure,Type:,波导类型,(,可选类型）,:,Slab(2D),平板波导,Fiber,圆波导,Cladding fiber,带包层的圆波导,Channel,通道波导,Diffused,扩散型波导,Rid/Ridge,脊形波导,Multilayer,多层波导,2.,布局生成对话框,Background Index,：背景折射率（包层折射率）,2.,布局生成对话框,Index difference,:,波导折射率与包层折射率之差,2.,布局生成对话框,Waveguide Width:,纤芯宽度（直径）,2.,布局生成对话框,Waveguide Height:,纤芯高度,(,三维波导,),2.,布局生成对话框,Cladding fiber,类型专用,2.,布局生成对话框,纤芯折射率,2.,布局生成对话框,包层折射率,2.,布局生成对话框,纤芯半径,2.,布局生成对话框,包层半径,例：调整类型为波导宽度调制,例：调整类型为波导宽度调制,所得波导,点右键看属性,点右键看属性,光栅：波导的某一参数受到周期性的调制（扰动）,折射率计算,XZ,面,减小波导长度、,Z,步长,减小波导长度、,Z,步长,减小波导长度、,Z,步长,Z,范围,减小波导长度、,Z,步长,Z,方向步长,折射率分布,3,光栅类型及参数设置,折射率变化函数名,折射率变化类型：,None,Data file,Expression,Grating,Phase:,光栅初始相位,例：相位为,0,度,相位为,90,度,相位对结果的影响,相位,0,度,90,度,Period,：光栅周期（默认值为,Period,即前面对话框所设的值）,建议不要修改,Apodization,Type:,切趾类型（默认为均匀折射率分布，即非切趾光栅）,:,Cosine,Cosine-Squared,Tanh,Blackman,cosine,减小波导长度,Cosine-squared,Tanh,Blackman,Apodization,Coefficient:,切趾系数,Cosine (Appendix B),Raised-Cosine,Tanh,Blackman,Chirp Type:,啁啾类型，默认为线性啁啾,:,其它类型需自定义,(L,为光栅长度,),Chirp Coefficient,：啁啾系数，默认为,0,，即非啁啾光栅,Profile Type:,单个光栅折射率分布形状,可为正弦和矩形,Sinusoidal(,正弦曲线,),矩形曲线,周期占空比,:,一个周期中，折射率增加部分所占比例,矩形曲线,duty cycle =0.5,duty cycle =0.2,4,计算参数设置,光栅分析,:,已知光栅结构,分析其传输特性,光栅综合,:,已知光栅传输特性,反推光栅的结构,固定中心波长,(,自动调整周期以满足,Bragg,条件,),固定周期,(,自动调整波长以满足,Bragg,条件,),光栅阶次,波长范围,:,单数表示波长宽度,双数表示波长起始值和终点值,波长间隔,模式选择设置,采用自动模式计算,采用解析解,考虑,(,波导,/,材料,),色散,显示模式计算过程,模式输出类型,模式输出类型,模式输出,:,Default,None,Save only,Display and Save,输出文件名,使用预计算模式,增加模式文件,选择需要计算的频谱特性参数,半峰值宽度,峰值,峰值位置,阻带位置,左边带峰值,右边带峰值,一定幅值下的带宽,以分贝表示,峰值 波长位置,峰值 波长位置,FWHM: 0.00398535,左侧波谷,0.499158,右侧波谷,0.494075,阻带宽度,(,降为,0,时的宽度,),从峰值下降到一定值时的带宽,输出参数设置,输出设置,输出设置,输出频谱,:,None,Reflected,Transmitted,Both,输出设置,输出相位,文件名,.,pcs,输出设置,输出延迟、,色散,文件名,_,delay_dispersion.pcs,输出设置,输出切趾,/,啁啾函数,文件名,_,profile.pcs,计算例,1:,二维平板波导分析与综合,1,光栅生成,波导宽度调制,调制深度,波导结构,点右键看属性对话框,波导起始端宽为,width,终端守为,width+ModWidth,ModWidth,=0.5,计算参数设置,计算参数设置,参数扫描,1,参数扫描法,基本原理,计算某一变量在一定区间的多个值，以获得波导性能与变量的关系，获得最佳的变量值,参数设置框的打开,方法一,方法二,内循环,要扫描的变量名,（循环变量名）,为变量表中已有变量,变量的起始点值和终点值,变量值的增量,步长,设相应参数分别是,m,0,5,1,以,C,语言表示，即,for (m=0;m=5;m=m+1),循环语句,;,扫描输出文件名,单个运算的结果。,设置所要做的运算,外循环,边计算边绘制扫描结果,设置所需计算的特性参数,结果显示,结果显示,