Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: II Международной научно-практической конференции «Научные достижения биологии, химии, физики» (Россия, г. Новосибирск, 30 ноября 2011 г.)

Наука: Физика

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ МОДАЛЬНОГО АНАЛИЗА ФОТОННЫХ УСТРОЙСТВ // Научные достижения биологии, химии, физики: сб. ст. по матер. II междунар. науч.-практ. конф. – Новосибирск: СибАК, 2011.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Статья опубликована в рамках:

 
Выходные данные сборника:

 

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

E-mail: vorsa_57@mail.ru

 

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.

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.

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.