【详细】波导带通滤波器设计

课程

内容

1、RSoftCAD 使用方法

1.1 RSoftCAD界面的常规介绍，总体和局部器件参数的设置

1.2 不同2D、3D器件的建立方式

1.3 用户自定义taper形的设置

1.4 用户自定义profile折射率分布的设置

1.5 自定义材料参数的编辑，色散模型的建立

1.6 多边形和其它常规器件的建立

1.7 器件中次层结构的导入，阵列光子晶体的产生等等

1.8 输出图形数据导出及读取

1.9 常规及特殊函数的使用

无源器件系列仿真

2、FullWAVE（FDTD）模块学习

2.1   FullWAVE（FDTD）模块的算法原理，使用原则，应用范围等

2.2   输入场Launch设置的各种设置（包括时间空间设置）

2.3.监测器的设置

2.3.1   各种场，能量等的单值及空间分布监测

2.3.2   以及随波长或频率变化输出

2.3.3   监测不同时间或空间下各种参数的时时分布状态。

2.4   各种特性的测试和输出（包括各种场的输出，监视器参数输出）

2.5   输出参数收敛的计算方法等

3、实例计算：

Ø  二维光子晶体光学微腔共振波谱

Ø  品质因子及模态分布计算

Ø  输入输出参数、偶合/特别是overlap的理解及应用

Ø  传播功率、损耗等

Ø  光通过微器件后的透射、反射谱等

Ø  scan参数的使用，包括自定义参数设置

光纤波导、微波导、硅光电子器件模拟

4、BeamPROP（BPM）模块学习

4.1   BeamPROP（BPM）算法原理介绍及应用范围

4.2 光源launch的设置（slabmode,fibermode等各种输入源区别及使用）

4.3   pathway路径的设置、各种monitor的区别及使用

4.4   输出参数设置

4.5  模态的计算，两种模态计算方法（iterative, correction）的区别及使用范围

5、实例计算：

Ø  单模，多模光纤的模式计算

Ø  弯曲波导中的损耗计算

Ø  广角传输时各种参数设置

Ø  各种半导体光器件，如硅波导偶合器等

Ø  Zehnder调制器、SOI光子探测器等进行模拟分析

Ø  其他学员感兴趣相关器件计算分析

Ø  scan参数的使用，包括自定义参数设置

多物理场情况下的计算分析

6、Multiphysics   的原理及应用范围

6.1   介绍几种常见的影响光传输物多物理现象

（如热光，电光及应力等效应对折射率的影响）

7、实例计算：结合beampro等算法计算，分析在以上几中不同多物理效应下，光传播变化

光纤光栅结构、光学模拟

8、Diffractmode模块、Gratingmode模块学习（结合beamprop进行讲解，并以不同专业方向为例，让学员更系统理解模块之间的关联，以便更能灵活应用）

8.1 Diffractmode模块的原理及应用领域

8.2 输入光源及不同输入位置设置

8.3 monitor原理及设置，包括可监测数据以及相应的物理原理

8.4 Gratingmode 模块原理及应用范围

8.5 各种参数的设置

9、实例教学

Ø  计算周期性光栅结构的衍射，反射，透射以及吸收。

Ø  以二维三维光栅为例，计算光的零级及多级反射，透射及衍射。

Ø  单波长在器件中的场分布

Ø  多波长在器件中的各种参数输出

Ø  长周期光纤光栅反射及透射的分析

短周期光纤光栅反射及透射的分析

课程

内容

1  FDTD Solutions 求解物理问题的方法

1.1 FDTD与麦克斯韦方程 

1.2 FDTD中的网格化

2  FDTD Solutions 特点与应用

3  FDTD功能与使用

Ø  主窗口——CAD人机交互界面

计算机辅助设计（CAD）模拟编辑器:主标题栏、工具条、实体对象树实体对象库、脚本提示与脚本编辑窗口

FDTD仿真流程

4  FDTD仿真通用流程

Ø  激励光源选择及设置（以左旋圆偏光的设置为例）

Ø  模拟的实体对象：基底、结构（Structures）的选择及设置

Ø  仿真区域及其设置（以区域大小设置及mesh选择为例）

Ø  不同监视器功能及使用（以超构表面频域功率监视器设置为例）

Ø  材料库与材料浏览器（以多晶硅与二氧化钛的数据导入为例）

Ø  模拟计算与分析：资源管理、运行模拟

结果分析：视觉化器使用Visualize、使用脚本进行高级分析

FDTD仿真实例

5   FDTD仿真进阶技能

Ø  FDTD脚本操作基本技能

Ø  Matlab与FDTD的导入与导出

Ø  利用群组构建复杂几何结构及复杂周期性结构

Ø  利用脚本进行复杂光源设置

实例内容：

（一）波导截面本征模式分析

（二）利用导入光源进行任意光源设置

（三）利用MATLAB计算结果及脚本设置超构表面—生成全息图形

（四）利用脚本构建波导结构

（五）设置Pancharatnam–Berry型超构表面的结构，单元旋向及位置

（六）通过相位叠加螺旋相位模拟生成漩涡光

（七）利用脚本的导出结果及MATLAB结果分析—偏振转换效率计算

（八）超构表面的透过率/聚焦效率的分析

（九）传输型超构表面单元的结构扫描与选取

（十）传输型超构表面的相位分布设置

（十一）不同偏振态的光入射下，验证传输型超构表面的偏振不敏感性

（十二）利用脚本由近场计算远场

模拟论文复现

5 PB型超构表面设计：生成聚焦及涡旋光斑

----（根据发表在Science上的论文）

6 PB型超构表面设计：生成Airy光束

----(根据发表在ACS NANO上的论文)

7 传输型超构表面设计：生成Airy光束

----（根据发表在Photonics Research上的论文）

8 渐变耦合双波导设计：波导本征模式转换

----（根据发表在Physical Review Letters上的论文）

9 L型截面波导设计：不同偏振波导本征模式转换

----（根据发表在Physical Review Letters上的论文）