Rsoft简介
1．波束传播法介绍
波束传播法是常用的设计和模拟波导传输特性的方法。波束传播法求解时需要两个基本的已知条件，即波导结构的折射率分布和波导输入端的输入光波的场分布(,,)n x y z 和(,,)u x y z 。用该算法对确定的波导传输进行数值模拟计算时还需要已知以下输入变量：
(1)计算区域{min max (,)}x x x ∈ {min max (,)}y y y ∈，和{min max (,)}z z z ∈
(2)横向栅格尺寸Δx 和Δy ；
(3)纵向步进Δz 。
在标量近似的情况下，波导中的光波可用表征单色光波的亥姆霍兹方程表示：
()2222222
,,0k x y z x y z θθθθ???+++=??? (1) 这里标量电场被表示为(),,,(,,)twt E x y z t x y z e θ?=式 (1)中0(,,)(,,)k x y z k n x y z =表示空间相关的波数，其中02/k πλ=表示自由空间的波数，(),,n x y z 表示波导的折射率分布。
除了标量假设外，式 (10 )是精确的。在通常的波导传输中，光场φ沿波导光轴传输时变化最快的变量是相位。设光是沿波导的Z 轴传输，为了便于分析迅速变化的相位变量，通过下式引入一个所谓的慢变化场u ，
_
(,,)(,,)t kz x y z u x y z e θ= (2) 式中k 是表征场φ中的平均相位变化的一个常数，它被称为参考波数。利用参考波数可以由__
0k k n =表征出参考折射率n ，其中0k 表示真空中的波数。把式 (2)代入亥姆霍兹方程 ( 1) 可以得到表征慢变化场u 的方程： 2
222__2222220u u u u i k k k u z z x y ??????++++?=???????? (3) 上式除了用慢变场用u 表示外，其意义完全等效于精确的亥姆霍兹方程。设场u 随z 的变化非常慢，以致式 (3)中的第一项相对于第二项而言可以忽略。在此假设情况下式 (3)可以简化为
222_22_222u i u u k k u z x y k ?????????=++????????????
(4) 这是光束传播法应用于三维(3D)波导的最基本的传输方程。对于二维(2D)波导，只要忽略式
(4)中的y 变量即可。给定输入场(0,0,0)u ，即可根据式 (4)求出光波在波导z >0中的演变。
式 (4)是一个差分方程。利用有限差分技术，垂直于波导传输方向z 的任意一个离散的横截面xy 上的任一个离散的点处的场都可以得到准确的表示。给定一个z 平面上的场分布就可以通过数值迭代的方法求出沿传播方向的下一个z 平面上的场分布。为了简化分析过程，下面用二维标量场进行数值分析，三维场只需增加一个变量即可。
设n i u 表示第n 个纵向平面上的第i 个横向栅格点处的场分布，并且纵向平面之间的间隔
和横向栅格点之间的间隔分别为Δz 和Δx 。根据Grank-Nicholson 方法，在波导纵向已知的第n 个平面和未知的第n+1个平面之间的中央平面上式 (4)可表示为
()112_22
,12222n n n n l l l l i n u u u u i k x z k z x k σ+++?????+=+?????ΔΔ?
??? (5) 上式中2σ表示标准二阶差分因子211(2)l l l l u u u u σ+?=+?，12/2n n z z z +=+Δ。通过(5)
从而可求解出波导传输方向任意位置处的场分布。
2．Rsoft CAD 软件介绍
BPM 计算方法也有多种形式，其中有限差分波束传播法（FD-BPM ）得到了最广泛的应用，FD ——BPM 可以实现很准确的设计计算，同时可以允许较大的计算步进（step ）。由Hadley 发明的透明边界条件方法和基于Pade 近似算符的大角度计算方法使得FD-BPM 的功能更加强大。我们使用的软件主要基于这种方法。
BPM 在Rsoft CAD Layout 环境中运行，正如大家所看到的这一环境下可以运行多个组件，我们使用的只是BPM 。为了很好地使用该软件大家需要阅读Rsoft CAD Layout 和BeamPROP 的使用手册。
2.1 Rsoft CAD Layout 介绍
图1 Rsoft CAD 软件界面
界面如图1所示,界面中有菜单和快捷工具栏，所有的操作都通过菜单和工具栏来完成。设计开始我们需首先创建一个文件，在文件界面中可以绘制波导。波导主要有2D 和3D 两类，2D 波导相当于只有两维坐标的约束，在Y 方向无限延伸。3D 波导又分为4种：光纤（fiber ）,通道channel ，扩散diffused ，脊波导rib ，多层波导multilayer 。
波导的宽度和高度也可以随着Z 坐标变化，这样波导看上去就是锥形了，即起点和终点的宽度（或高度）不一样。本软件把这种情形称为Taper ，相应有Width Taper ，Height Taper 。如果使用了这两个Taper ，波导的起点和终点的宽度（或高度）必须人为设置成不一样，设置项为starting vertex 和ending vertex 。（在选定的波导上点击鼠标右键）当然Z 坐标的变化也可以采用Taper ，这时起点和终点的Z 坐标不一样，波导看上去可能就弯曲了，这一项称为Position Taper 。另外，折射率随Z 坐标也可以变化，称为Index Taper ，设置相似。需要说明的是，Height Taper 和Index Taper 在CAD Layout 中不能直接看出，通过显示折射率图
形可以观察Index Taper。
2.2 BeamPROP介绍
BeamPROP工作在ＣＡＤ Ｌａｙｏｕｔ界面中，采用ＢＰＭ计算方法，前面已经介绍了ＢＰＭ计算方法。这里介绍几个方面的内容: 路径(Pathway)、监视器(monitor)、输入场(launch field)、仿真(simulation) 。在左边工具条上可以找到相应的按钮。
Pathway是设计者需要观察光波传输情况的一条路径,Pathway的定义不改变波导的结构。通常一条路径应该包括广场输入部分的波导,你希望对光场进行观察的位置的波形,可以定义多条路径,软件自动编号。
监视器(monitor)与Pathway相联系,观察指定Pathway中(或输出端)的光场，就相当于实验中的示波器，可以定义多个monitor,软件自动编号，输入场(launch field)是仿真时必不可少的,是计算的初始条件。
2.3 新建
设置 wavelength 1.55/1.30, 单位微米。Index difference,折射率之差，芯层折射率=background+ Index difference.
Fiber 圆；channel 方的。
2.4画图
位置设置方法。在波导点击右键可以查看属性。
1）坐标设置，起点starting vertex, ending vertex.
2)定义变量symbols.---new symbols---name变量名，expression值----accept。可控性好。
3）形状设置
属性也的，2部分
4）折射率设置index taper.纵向折射率
5)index profile横向折射率。
3定义输入场launch field,路径pathway,定义观察窗minitor.
6)parameter scan 参数扫描。
Rsoft软件简介和使用教程
RSOFT使用教程 目录 Rsoft简介 (3) Chapter 7 Tutorials 第七章教程 (5) Tutorial 1: Ring Resonator 教程1：环形共振器 (5) Device Layout: 器件结构： (5) Defining Variables 定义变量 (6) Drawing the Structure 画器件结构图 (6) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (9) Adding Time Monitors 添加时间监视（探测）器 (10) Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发 (12) Launch Field 激发场 (12) Wavelength/Frequency Spectrum 波长/频率光谱 (12) Increasing the Resolution of the FFT 提高FFT的分辨率 (14) Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 (16) Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 (17) Lattice layout 晶格布局 (17) Base Lattice Generation 基准晶格的创建 (17) Lattice Customization 定制晶格 (18) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (18)
Inserting Time Monitors 插入时间监视器 (19) Launch Set Up 激发场设置 (20) Simulation 模拟 (21) Data Analysis 数据分析 (22) Switching Polarization 改变偏振为TM模 (23) Periodic Boundary Condition Set Up (24) Tutorial 3: PBG Crystal: Tee Structure 教程 3：PBG晶体： T型结构 (24) Tutorial 4: PBG Crystal: Defect Mode 教程四：PBG 晶体：缺陷模型 (24)
Rsoft软件简介和使用
目录 Rsoft简介 (3) Chapter 7 Tutorials 第七章教程 (5) Tutorial 1: Ring Resonator 教程1：环形共振器 (5) Device Layout: 器件结构： (5) Defining Variables 定义变量 (6) Drawing the Structure 画器件结构图 (6) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (9) Adding Time Monitors 添加时间监视（探测）器 (10) Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发 (12) Launch Field 激发场 (12) Wavelength/Frequency Spectrum 波长/频率光谱 (12) Increasing the Resolution of the FFT 提高FFT的分辨率 (14) Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 (16) Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 (17) Lattice layout 晶格布局 (17) Base Lattice Generation 基准晶格的创建 (17) Lattice Customization 定制晶格 (18) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (18) Inserting Time Monitors 插入时间监视器 (19) Launch Set Up 激发场设置 (20)
RSoft_仿真软件中文实例指导书
RSoft 仿真软件指导书 RSoft是一款非常实用的光波导仿真软件。其中包含了BPM,FDTD,FEM等多种算法，使得它能够适用于各种不同要求场合。本课程主要使用RSoft算法集中的BPM算法对光波导和简单光波导器件进行仿真计算，从而对光在波导中的传输有一定得了解。 一、软件CAD界面： 下载网站上的压缩包，解压缩后运行C:\Program Files\RSoft\bin文件夹中的bcadw32.exe，即出现如下图所示的CAD界面。此界面是定义波导结构和下一步计算的前提。 二、单根波导的仿真： 在软件中，点击左上角的”New Circuit”按钮，如图所示。
点击后弹出基本设置对话框，波导的一些基本特性参数需要在此设定。我们模拟目前光通信系统中应用最为广泛的掩埋型二氧化硅波导（channel型）。波导横截面的尺寸结构为6um*6um，芯层折射率为1.465，包层折射率为1.455（包层和芯层的折射率差为0.01），通信波长为1.55um。基本参数的设定如下图所示（注意，软件中关于长度的单位均为um）：
设置完毕后点击”OK”，进入CAD界面。
首先画一根直波导。点击”Segment mode”（新建文件时默认就是此模式），如上图红圈所示。之后在空白的CAD窗口中某一处单击鼠标左键，在任意另一处再单击左键，即可画出一条波导，如下图所示。
到目前为止，画出的波导是任意的，我们还需要对它进行设置，满足我们设计的要求。将鼠标移动至波导上（红色区域上），再单击鼠标右键，会弹出波导的设置菜单。由于我们只需要仿真普通的直波导，所以大部分设置保持默认即可。主要需要调整波导的位置。在RSoft 软件中，波导位置是由首尾两个坐标确定的，并且BPM计算的光是只沿着z轴传播（即竖直方向），这个是需要特别注意的。具体设置见下图。
【Rsoft】Rsoft中文教程软件
Optiwave 软件及应用 第一章绪论 1. 学习内容 基于光束传播法，用于光波导器件设计和分析的一个软件 2. 光器件数值模拟的意义 ?它为光器件研究提供一个低成本的试验空间和合理的实验方案；?通过数值模拟，可以进一步理解光波导的基本原理。 光束传播法(Beam Propagation Method，简写BPM) ?光束传播法是目前光波导器件研究与设计领域最流行的方法之一，其基本思想是在给定初始场的前提下，一步一步地计算出各个传播截
面上的场。 ?光束传播法最早是由M.D.Feit等人于1978年研究光场及大气激光束传播时提出的。最早的BPM是以快速傅里叶变换(Fast-Fourier Transform，称FFT)为数学手段实现的，称为FFT-BPM。 ?D.Yevick等人于1989年提出了一种新方法—有限差分光束传播法FD-BPM，用差分的方法将横截面上的场离散化。 ? FD-BPM还被广泛用于分析光在各种无源波导器件、具有二阶非线性效应的波导以及有源器件的传输。 3. 学习重点 ?学习使用本软件； ?掌握学习专业软件的方法； ?学习将已有专业知识应用于波导设计的方法和技巧； 4 注意事项 ?入手简单、精通较难 ?理论与实践相结合 ?注重结果分析 5 RSOFT 软件综述 ?美国RSOFT设计集团公司是一家世界著名的光通信模拟设计和仿真软件开发商,也是世界上唯一一家提供一系列涵盖器件、系统到网络层模拟设计软件服务的公司，产品广泛应用于光器件、光通信系统、宽带网中的城域网、长距离传输设备以及接入设备的设计与开发上。?世界上有近千家光通信生产企业、科研院所在使用RSOFT的软件从
Rsoft的使用教程
Optiwave 软件及应用
第一章绪论 1. 学习内容基于光束传播法，用于光波导器件设计和分析的一个软件 2. 光器件数值模拟的意义 ?它为光器件研究提供一个低成本的试验空间和合理的实验方案； ?通过数值模拟，可以进一步理解光波导的基本原理。
光束传播法(Beam Propagation Method，简写BPM) ?光束传播法是目前光波导器件研究与设计领域最流行的方法之一，其基本思想是在给定初始场的前提下，一步一步地计算出各个传播截面上的场。 ?光束传播法最早是由M.D.Feit等人于1978年研究光场及大气激光束传播时提出的。最早的BPM是以快速傅里叶变换(Fast-Fourier Transform，称FFT)为数学手段实现的，称为FFT-BPM。 ? D.Yevick等人于1989年提出了一种新方法—有限差分光束传播法FD-BPM，用差分的方法将横截面上的场离散化。?FD-BPM还被广泛用于分析光在各种无源波导器件、具有二阶非线性效应的波导以及有源器件的传输。
3. 学习重点 ?学习使用本软件； ?掌握学习专业软件的方法； ?学习将已有专业知识应用于波导设计的方法和技巧；
4 注意事项 ?入手简单、精通较难?理论与实践相结合?注重结果分析
5 RSOFT 软件综述 ?美国RSOFT设计集团公司是一家世界著名的光通信模拟设计和仿真软件开发商,也是世界上唯一一家提供一系列涵盖器件、系统到网络层模拟设计软件服务的公司，产品广泛应用于光器件、光通信系统、宽带网中的城域网、长距离传输设备以及接入设备的设计与开发上。 ?世界上有近千家光通信生产企业、科研院所在使用RSOFT的软件从事设计和规划工作。RSOFT 设计集团在软件的开发与销售上都取得了令人瞩目的成功,创下了多项世界第一。
E算量软件使用教程
第一章、E算量基本介绍 1、软件特点 ○1、E算量以Excel为主,CAD提取为辅的算量软件;数据清晰、核对方便,尤其适合做结算 ○2、含计算稿、CAD提取、电气工程、给排水、通风工程、土建工程、方格网表、钢筋表、钢结构表等 ○3、可直接打开CAD图,从CAD图提取长度、面积、个数、标注等数据到表格里 ○4、“公式”窗口里包含了大量常用公式(用户也可添加公式),随时可调用到工程表格里 ○5、计算稿里可用“序号小计法”分级计算工程量,也可分级汇总工程量;汇总方式多样,如可按清单、按定额、按编码、按名称汇总工程量等。 ○6、参数表可一次性算完相关工程量,利用“分类汇总”,可按规格汇总工程量 ○7、电气工程表,可一次算完管、线工程量;自动汇总,并按设置表排序工程量 ○8、通风工程表,可自动计算风管厚度,一次算出风管、保温层工程量,并自动汇总 ○9、给排水工程表,含计算稿所有功能,且可自动分规格汇总 ○10、有强大的审查功能,如可反查工程量来源、检查计算式错误等 ○11、有审核修正模式,被修正数据自动以上标显示,便于新旧数据对照查瞧 ○12、在“清单、定额”窗口里,可套用子目,也可下载全国各地库 2、软件界面 E算量就是以Excel为主要开发平台、同时集成了AutoCAD;整体界面如下:
E算量工具条 CAD窗口 左方功能窗口 工程表格 (注意:电脑必须先安装office、CAD完整版,E算量才可正常运行) 2、1、菜单栏 -》可选择不同专业模板,新建工程 -》打开已做工程 -》保存工程表格 -》保存工程表格、及图纸 -》另存当前工程表格 -》另存当前打开的表格 -》将以前表格插入到当前工程 -》生成当前表格的副本 -》针对工程全局的设置 -》针对当前表格的设置 -》刷新计算当前表格 -》打印预览当前表格 -》查杀excel,提高安全性 -》套用清单、定额子目时,原有“名称”列不变 -》该单元格不应用列公式 -》该单元格应用列公式 -》可多种方式隐藏、删除行列 -》根据关键列排序 -》批量调整单元格数值 -》设置当前列的下拉项 -》将当前单元格设为一个变量 -》为单元格设置大写金额转换公式
Rsoft软件简介与使用
目录 Rsoft简介.......................................................................................................................................... Chapter 7 Tutorials 第七章教程....................................................................................................... Tutorial 1: Ring Resonator 教程1：环形共振器............................................................................. Device Layout: 器件结构：............................................................................................... Defining Variables 定义变量............................................................................................. Drawing the Structure 画器件结构图................................................................................ Checking the Index Profile 核对折射率分布 .................................................................... Adding Time Monitors 添加时间监视（探测）器........................................................... Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发................................................................................ Launch Field 激发场 .......................................................................................................... Wavelength/Frequency Spectrum 波长/频率光谱............................................................. Increasing the Resolution of the FFT 提高FFT的分辨率................................................ Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 .................................................................................... Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 ........................................ Lattice layout 晶格布局..................................................................................................................... Base Lattice Generation 基准晶格的创建......................................................................... Lattice Customization 定制晶格 ........................................................................................ Checking the Index Profile 核对折射率分布 .................................................................... Inserting Time Monitors 插入时间监视器 ........................................................................ Launch Set Up 激发场设置 .............................................................................................. Simulation 模拟 ................................................................................................................................. Data Analysis 数据分析 ..................................................................................................................... Switching Polarization 改变偏振为TM模 ....................................................................... Periodic Boundary Condition Set Up ................................................................................................. Tutorial 3: PBG Crystal: Tee Structure 教程 3：PBG晶体： T型结构 ...................................