對稱平板波導的模式計算課程設計論文(編輯修改稿)
2025-07-20 17:46 本頁面
【文章內容簡介】 RSOFT軟件。（2）設計一個對稱平板波導。（3）利用rsoft軟件對該光路進行系統(tǒng)設計，并進行相應的設計、模擬和仿真工作。 軟件簡介 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。 BeamPROP 是一個高度集成了計算機輔助設計和模擬仿真的專業(yè)軟件，專用于設計集成光學波導元件和光路。此軟件由美國RSOFT公司出品，1994年投入市場，被學院及產業(yè)公司的開發(fā)設計人員廣泛使用。此軟件使用先進的有限差分光束傳播法 (finitedifference beam propagation method)來模擬分析光學器件。用戶界面友好，分析和設計光學器件輕松方便。其主程序為一套完善的用于設計光波導元件和光路CAD設計系統(tǒng)，且可控制相關的模擬參數(shù)，如：數(shù)值參數(shù)、輸入場以及各種顯示、分析功能選項。另一功能為模擬程序，它可以在主程序內或獨立執(zhí)行模擬分析工作，以圖形方式顯示域的特性以及用戶感興趣的各種數(shù)值特性。2原理分析 均勻介質薄膜波導薄膜波導是最簡單的光波導類型，對薄膜波導的分析，在光波導領域具有典型意義。另一方面，薄膜波導又是集成光學的技術基礎。⑴波導結構 薄膜波導也稱平面介質波導，是由兩層低折射率介質膜和中間夾有的一層高折射率介質膜所組成的三層結構。中間一層稱為芯層，折射率為n1，是光波傳播的通道，下面一層稱為襯底，折射率為n2，上面一層稱覆蓋層，折射率n3。上下兩層都是限制光線的阻擋層。為了保證光線在芯層的傳播，必須要求n1大于n2 和n3，一般設定n1＞n2 ＞n3。zn3 復蓋層n1 芯層n2 襯底 薄膜波導示意圖x ⑵波導光線 均勻介質波導的芯層光線沿直線傳播，經與上下界面的反射和折射，形成鋸齒形光線。光線可分為兩種，滿足全反射條件的光線，始終被束縛在芯層內，稱為束縛光線或導波光線，未滿足全反射條件的光線稱為折射光線或輻射光線，這種光線可穿過界面進入襯底或覆蓋層。 ⑶導波條件 假定芯層的鋸齒形光線向z方向傳播，但是局部光線的指向卻有上傾和下傾兩種可能，即波矢量不是唯一確定的，其x方向分量具有雙值不確定性。然而的z分量卻是唯一確定的，而且在一條光線的傳播過程中始終保持不變以，這是一個重要的不變量，以表示，稱為傳播常數(shù)。因而 ?。ǎ┮驗閷Рü饩€必須滿足界面反射條件，即＞，所以傳播常數(shù)必須滿足以下條件＞＞ （）()式被稱為導波條件，適用于多種類型的波導。有的文獻定義參數(shù)為有效折射率(或用表示)，因而導波條件也可表示為＞＞ () 均勻介質波導的缺點是存在多模色散問題，即不同光線之間存在傳播時間差。鋸齒形光線的傳播時間為，其中z為傳播距離，q為光線與z軸的夾角，因為受到全反射條件的限制，＜＜1，所以導波光線之間的最大時間差可表示為 ()
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