基于Rsoft的Beamprop模块进行光电子自聚焦透镜设计

本文目的：设计一个自聚焦棒，观察其仿真结果，并对耦合效率进行仿真，得到相应的结果。

首先是新创建一个设计文件。在本次仿真中做了如下设置。如图1所示。

图1 创建新设计

在这一步中，设置光波长为1.55um，外界折射率为1.6。波导宽度为100。接着绘制波导模拟自聚焦棒。

图2 自聚焦棒模拟图

界面中的红色部分即是在软件中模拟的自聚焦棒，即绘制一段波导来模拟。对于自聚焦棒而言，折射率满足类抛物线的规律，即从两边向中间逐渐增大。在Beamprop中可以设置其折射率模式Profile Type为Gaussian。满足自聚焦棒的折射率变化规律。设置方法如下所示。

图3 波导折射率设置

右键点击界面中的波导即可出现如图2的属性界面。将左起第二项Profile Type在下拉菜单中改为Gaussian。接下来的步骤是设置监控电源，在EDIT PATHWAY中设置，如图4所示。

图4 监控电源设置

接下来就可以进行自聚焦棒的仿真，运行Perform Simulation，选择不同的演示模式（Display Mode）可以观测到自聚焦棒在光信息传播中的状态。

图5 波导折射率状态

图6 光在波导中传播路径仿真

图5仿真是的波导中折射率的分布图，为高斯函数的3D模拟图形。图3.7显示的是自聚焦棒中的光线传播路径，可以看到光线由平行入射到最后聚于一点，符合自聚焦棒的特性。

在介质中另模拟一段折射率均匀的波导，用于跟自聚焦棒进行耦合。波导位置图形如图7所示。

图7 波导间耦合

图中1为接收波导，2为发射波导。第一种情况中设置2为自聚焦透镜。

当透镜棒长度为L/4时，那么入射光为平行光时，出射光会聚，此时入射到下一级的光能量损失最小，达到耦合最佳状态。如图8所示，通过几次试验，找到自聚焦棒L/4长度，此时实现出射光聚焦，而后直接连接光纤。

图8  光耦合2D仿真示意图

                              图9 光耦合3D仿真

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