OptiFiber v2.1 - 光ファイバー設計プログラム

伝搬モード、ファイバ分散、損失、偏光モード分散（PMD) を解析することができ 、光システムの鍵となるファイバの設計を支援します。

光波長多重（WDM）の急速な普及により、ファイバの構造に関する様々なパラメータ（材質、コア径、層構造、屈折率分布など）を設計し、目的に適したファイバを開発する必要性が高まっています。 断面のサイズ、材質の構成、屈折率分布は、各種の損失と分散現象に影響を与えるため、目的とするデバイスに応じて適切な特性を持つよう設計する必要があります。

OptiFiberは、伝搬モード、ファイバ分散損失、偏光モード分散（PMD）の計算モデルとファイバを伝搬するモードを計算する数値モード ソルバーを統合し、光システムの鍵となるファイバの設計を支援します。

OptiFiberの概要

• 組み込みのプロファイル関数を使った多層ファイバの設計

• セルマイヤ（Sellmeier）モデルやユーザ定義関数をベースにした材質分散の定義

• 強力なスクリプト言語を使ったユーザ定義関数の利用

• 有名な経験式に基づく材料損失の計算

• 伝搬定数、基本モードおよび高次モードの光フィールドの計算

• カットオフ（遮断）波長の評価

波長の評価

• 設計パラメータに対する伝搬群遅延と分散

• 様々な計算手法によるモードフィールド径の計算

• マクロベンディング損失、マイクロベンディング損失、スプライス損失の計算

• 内部摂動および外部摂動で引き起こされる複屈折率効果の計算

• 統計的モデルに基づいた偏光モード分散（PMD）の評価

主要なモジュール



• ファイバー断面設計
  ファイバ・プロファイル・デザイナを使用し、多層ファイバ断面のレイアウト設計を行ないます。ファイバ断面は回転対称と仮定されます。各層は定数や関数、ユーザ定義屈折率分布で定義でき、様々なステップ型あるいはグレーデッド インデックス型のレイアウトを設計できます。屈折率の波長依存特性は、セルマイヤ（Sellmeier）の式やユーザ定義式を用い、基板材 質とドープ材質の分散を指定することにより定義します。





• LPモードソルバとベクトル モードソルバ
  複数のモードソルバを用意し、すべての伝搬モードについてモード屈折率やモードフィールド分布を求めることができます。ヘルムホルツ固有値方程式に対して各種ベッセル関数と層の界面での境界条件で表現することにより、ベクトル・モード解析を行ないます。マトリクス法（Matrix Method）を用いてメッシュ分割なしの解析解が求められ、大幅な計算時間の短縮と精度の高い計算を実現します。




• 材質分散、導波路分散およびトータル分散の計算
  材質分散は、屈折率の波長依存特性をあらかじめ定義しておき、それを元に計算します。波長特性は、セルマイヤ（Sellmeier）モデルやユーザ定義関数をベースに定義します。導波路分散、トータル分散は、それぞれに対応したソルバを使って計算されます。分散の値は、モード屈折率を数値的に微分し、波長の関数として求められます。群遅延（1階微分に比例）と分散（2階微分に比例）の両方を基本モードあるいは任意の高次モードに対して求めることができます。
  
  

• カットオフ波長の計算
  ファイバのプロファイルを定義し、モードを選択することにより、任意のLPモードおよび高次のベクトル モードのカットオフ（遮断）波長を計算できます。



• 複屈折と偏光モード分散（PMD）計算
  ファイバの複屈折とそれに対応する微分群遅延（Differential Group Delay）は、様々な内部および外部摂動の関数として求められます。偏光モード分散（PMD）モデルでは、ランダムなモード結合の現象に従うファイバ・パラメータの統計的な振る舞いを仮定しています。1次の偏光モード分散（PMD）は分光特性あるいは集団モデルのどちらかを使って計算できます。2次の偏光モード分散（PMD）では、分光特性モデルを使用します。

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