Обзор программных средств модального анализа фотонных устройств
Разработка современных интегрально-оптических волноводных устройств. Основные программы модального анализа. Метод матрицы передачи, согласованной волны, распространения луча, разложения по собственным модам, конечных элементов. Оценка количества мод.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.04.2016 |
| Размер файла | 4,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ МОДАЛЬНОГО АНАЛИЗА ФОТОННЫХ УСТРОЙСТВ
Андросик Андрей Борисович
к. т. н., доцент, Государственный открытый Университет, г. Москва
Воробьев Сергей Андреевич
к. т. н., доцент, Государственный открытый Университет, г. Москва
Мировицкая Светлана Дмитриевна
к. т. н., доцент, Государственный открытый Университет, г. Москва
В основе разработки современных интегрально-оптических волноводных устройств лежит вычислительная фотоника. Она связана с исследованием новых механизмов работы интегрально-оптических устройств, разработкой перспективных и отработкой существующих технологий, интеграцией компонентов. Развитие вычислительной фотоники связано с увеличением пропускной способности систем коммуникации и систем сбора и передачи информации, а так же повышением требований к компонентам в интегрально-оптических волноводных системах. Вычислительная фотоника основана на использовании программ и модулей различной сложности с целью оптимизации соотношения между эффективностью расчета и сложностью модели при оптимизации параметров устройств. Одной из важных задач вычислительной фотоники является модальный анализ [1, стр. 36, 2, стр.21].
Модальный анализ (модовый решатель) включает следующие задачи: оценка количества мод, постоянной распространения или эффективного показатель преломления моды; оценка распределения электрического или магнитного поля отдельных мод (профиля моды); расчет ближнего и дальнего поля; оценка коэффициента ограничения, потерь на неоднородностях и изгибах волновода [4, стр. 89].
Для ограниченного числа идеальных, простых конфигураций волновода, моды и соответствующие постоянные распространения могут быть найдены аналитически. Однако для большинства реальных волноводов используется численное моделирование [3, стр. 124]. Даже волноводы с относительно простым поперечным сечением и профилем показателя преломления могут быть зависимы от анизотропии, неоднородности, связанной с изготовлением и материальных потерь, которые влияют на их модальные свойства. В зависимости от профиля показателя преломления и других характеристик волновода, могут возбуждаться различные типы мод, включая вытекающие, с потерями, или излучающие моды [5, стр. 287].
В таблице 1 приведен обзор программ модального анализа интегрально-оптических элементов и устройств.
волноводный модальный анализ матрица
Таблица 1. Программы модального анализа
|
Название программы: |
COMSOL Multiphysics |
|
|
Ядро программы: |
Метод конечных элементов |
|
|
Область применения: |
Оптические волокна. Волноводы; фотонные кристаллы. Оптические компоненты. |
|
|
Название программы: |
EMFlex |
|
|
Ядро программы: |
Метод конечных элементов |
|
|
Область применения: |
Интегральная оптика. Волноводы изотропных и анизотропных диэлектриков. Периодические разветвители. Резонаторы. |
|
|
Название программы: |
FemSIM |
|
|
Ядро программы: |
Метод конечных элементов |
|
|
Область применения: |
Волноводы произвольного профиля, с высоким контрастом показателя преломления и учетом потерь. Устройства на основе кремния. Поляризационные вращатели. |
|
|
Название программы: |
FIMMWAVE-FEM-Solver |
|
|
Ядро программы: |
Метод конечных элементов |
|
|
Область применения: |
Микроструктурированное и эллиптическое волокно. Диффузные волноводы. Волноводные структуры с гладким изменением показателя преломления, произвольной формы и изгиба. |
|
|
Название программы: |
JCMwave |
|
|
Ядро программы: |
Метод конечных элементов |
|
|
Область применения: |
Интегральная оптика. Микролинзы. Микрозеркала. Оптическое волокно. Фотонные кристаллы. Интегрально-оптические волноводы. |
|
|
Название программы: |
EMSolve |
|
|
Ядро программы: |
Метод конечных элементов |
|
|
Область применения: |
Оптическое волокно. Микроструктурированное волокно. |
|
|
Название программы: |
BandSOLVE |
|
|
Ядро программы: |
Метод разложения по плоским волнам |
|
|
Область применения: |
Фотонные ленточные структуры. Металлические и анизотропные волноводы |
|
|
Название программы: |
MIT Photonic-Bands |
|
|
Ядро программы: |
Метод разложения по плоским волнам |
|
|
Область применения: |
Фотонные кристаллы. Световоды и резонаторы. Волноводы с произвольным поперечным сечением из анизотропных или магнитных материалов |
|
|
Название программы: |
Waveguide Mode Solver |
|
|
Ядро программы: |
Метод разложения по плоским волнам |
|
|
Область применения: |
Простейшие диэлектрические волноводы |
|
|
Название программы: |
GratingMOD |
|
|
Ядро программы: |
Метод матрицы передачи |
|
|
Область применения: |
Волоконные Брэгговские решетки. Мультиплексоры/демультиплексоры. Фильтры суммирования/вычитания. Оптические усилители. Волноводные решетки. Многосекционные сетки решеток. Решетки со сдвигом фазы |
|
|
Название программы: |
TMM Mode Solver and Anisotropic TMM Mode Solver |
|
|
Ядро программы: |
Метод матрицы передачи |
|
|
Область применения: |
Планарные оптические волноводы с анизотропией |
|
|
Название программы: |
OptiGrating |
|
|
Ядро программы: |
Метод матрицы передачи |
|
|
Область применения: |
Мультиплексоры/демультиплексоры. Волоконные Брэгговские рефлекторы. Оптические усилители. Компенсаторы дисперсии. Волоконные и волноводные датчики |
|
|
Название программы: |
FIMMPROP |
|
|
Ядро программы: |
Метод разложения по собственным модам |
|
|
Область применения: |
Преобразователь мод. Однонаправленные разветвители. Изогнутые периодические волноводы |
|
|
Название программы: |
OlympIOs Bidirectional Eigenmode Propagation (BEP) Module |
|
|
Ядро программы: |
Метод разложения по собственным модам |
|
|
Область применения: |
Планарные волноводные структуры |
|
|
Название программы: |
BeamPROP Mode Solvers |
|
|
Ядро программы: |
Метод распространения луча |
|
|
Область применения: |
Волноводы с произвольным профилем показателя преломления |
|
|
Название программы: |
WMM |
|
|
Ядро программы: |
Метод согласованной волны |
|
|
Область применения: |
Прямоугольные интегрально-оптические волноводы |
|
|
Название программы: |
OptiFIBER |
|
|
Ядро программы: |
Метод матрицы передачи |
|
|
Область применения: |
Одномодовое и многомодовое волокно. Волоконные датчики. Двойное лучепреломление и поляризационная модовая дисперсия |
|
Список литературы
1. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Основы волноводной фотоники. -- М.: МГОУ, 2009. 246 с.
2. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Математические основы волноводной фотоники.- М.: МГОУ, 2010. 224 с.
3. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Математические основы волноводной фотоники. -- М.: МГОУ, 2011. 370 с.
4. Снайдер А., Лав Дж., Теория оптических волноводов. -- М.: Радио и связь, 1987. 656 с.
5. Унгер Г.Х. Планарные и волоконные оптические волноводы. -- М.: Мир, 1980. 655 с.
Размещено на Allbest.ur
Подобные документы
Программные средств для проектирования радиотехнических устройств. Основные технические возможности программы Microsoft Word. Сравнительные характеристики программ для математических расчётов. Программы моделирования процессов в радиоэлектронных схемах.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 27.01.2010Метод электромеханических аналогий: сведение анализа механических устройств к анализу эквивалентных электрических схем. Электромеханические преобразователи механической энергии в электрическую. Основные системы электромеханических преобразователей.
реферат [63,0 K], добавлен 16.11.2010Обзор существующих методов передачи информации. Передача дискретных сообщений и виды манипуляции. Преобразование непрерывного сообщения в цифровую форму. Методы повышения помехоустойчивости систем передачи информации. Разработка схемных решений устройств.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.10.2013Понятие каналообразующих устройств как комплекса технических средств для передачи (передатчик) и приема (приемник) сообщений. Методика расчета и проектирования передающих и принимающих устройств. Особенности моделирования отдельных узлов на компьютере.
курсовая работа [572,7 K], добавлен 23.01.2014Обзор современных схем построения цифровых радиоприемных устройств (РПУ). Представление сигналов в цифровой форме. Элементы цифровых радиоприемных устройств: цифровые фильтры, детекторы, устройства цифровой индикации и устройства контроля и управления.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.12.2009Общие принципы построения волоконно-оптических систем передачи. Структура световода и режимы прохождения луча. Подсистема контроля и диагностики волоконно-оптических линий связи. Имитационная модель управления и технико-экономическая эффективность.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 23.06.2011Когерентные и некогерентные методы детектирования. Каналы передачи. Оптимальные схемы частотного детектора. Основные параметры считывающих электронных устройств: погрешность, время синхронизации. Назначение и классификация устройств фазирования по циклам.
контрольная работа [81,6 K], добавлен 01.11.2011Особенности волоконно-оптических систем передачи. Выбор структурной схемы цифровой ВОСП. Разработка оконечной станции системы связи, АИМ-модуляторов. Принципы построения кодирующих и декодирующих устройств. Расчёт основных параметров линейного тракта.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 20.10.2011Знакомство с автоматизированными зарядными устройствами аккумуляторных батарей: этапы разработки, обзор устройств. Анализ главных экономических затрат на разработку оборудования. Характеристика технологий и средств разработки автоматизированных устройств.
дипломная работа [969,8 K], добавлен 09.06.2014Технологии построения сетей передачи данных. Обоснование программных и аппаратных средств системы передачи информации. Эргономическая экспертиза программного обеспечения Traffic Inspector. Разработка кабельной системы волоконно-оптических линий связи.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 24.02.2013
