OptiGrating v4.2 - 光導波路グレーティング解析プログラム

光の伝搬や透過分光特性や反射分光特性、位相群遅延や分散を計算することができます。

光グレーティングは、WDM光学ネットワークやレーザ出力の安定化、温度や歪みセンサなど、多くの通信デバイスやセンサデバイスで利用されています。OptiGratingは、このようなグレーティングデバイスの設計と解析を、使いやすいインターフェースから行なうことができる強力なソフトウェアです。
ソフトウェアの応用例としては、以下のものが挙げられます。

• WDM（波長分割多重化）のアッド・ドロップフィルタや狭域,広域フィルタ

• ファイバ ブラッグ反射器

• EDFAのゲイン平坦器

• 分散補償器

• 側域（サイドローブ）抑制

OptiGratingでは、以下のグレーティング構造について、光の伝搬や反射や透過特性、位相群遅延や分散などの解析を行なうことができます。

• 対象モデル （断面プロファイル）

• シングル ファイバ グレーティング

• ファイバ グレーティング結合器

• スラブ導波路グレーティング

• 導波路グレーティング 結合器

• 任意の導波路グレーティング

主なモジュール

OptiGratingは、ファイバや導波路の特性、グレーティングパラメータを元にモデルを作成し、光の伝搬や分光特性、パルス応答の計算を行なうことができます。デバイスには複数のグレーティングを置くことが可能です。また、用途に応じて、以下のグレーテングを作成することができます。

• シングル ファイバ グレーテング
  クラッドが無限に広がる多層コアファイバをモデリングします。コアにグレーテングが配置されている、ステップ インデックス型ファイバーをモデル化し、順方向と逆方向の伝搬モードの結合をシミュレーションします。ファイバの直径と屈折率は変更が可能です。モードオプションは、ファイバーのLPモードあるいはフル ベクトルモード（HE, EH, TE, TM）です。
  
  

  応用：	WDM （波長分割多重化）選択性フィルタ、アッド・ドロップ フィルタ、ゲイン平坦器、各種センサ

  
  
  

• ファイバ グレーティング 結合器
  無限に広がるクラッドに2つのファイバコアが埋め込まれているモデルです。グレーティングは、ファイバ結合器の任意の場所に置くことができます。カプラのプロファイルは自由に指定することができ、2つのコアのモードが結合するよう最適化することもできます。モードオプションには、LPモードかフルベクトルモード（HE, EH, TE, TM）を利用できます。
  
  

  応用：	同方向と逆方向のグレーティング結合器、ファイバを利用したブラック反射器、各種フィルタ

  
  
  

• スラブ導波路グレーティング
  多層のスラブ導波路グレーティングをモデル化できます。グレーティングは基板とコアの境界もしくはコアとクラッドの境界に配置でき、順方向および逆方向の伝搬モードの結合をシミュレーションします。モード・オプションは導波路のTEあるいはTMモードです。
  
  

  応用：	薄膜光学フィルター、分布帰還形レーザ（DFB）、分布ブラッグ反射型レーザ（DBR）、導波路ブラッグ反射器

  
  
  

• グレーティング導波路 結合器
  2つのスラブ導波路結合器にグレーティングを配置したものをモデル化します。2つの導波路モード間の結合を調べることができます。グレーティングは導波路結合器の任意の位置か、導波路結合器の界面に置くことができます。モード オプションは導波路のTE もしくはTMモードです。
  
  

  応用：	導波路結合器、導波路ブラッグ反射器、各種フィルタ

  
  
  

• その他の導波路グレーティング
  グレーティングを持つ、一般的な導波路をモデル化できます。他のモジュールのように導波路のプロファイルを定義するのではなく、モード プロパティーをあらかじめ用意しておく必要があります。
  
  

  応用：	WDM アド・ドロップフィルタ、ブラッグ グレーティング、長周期グレーティング

ファイバと導波路プロファイル オプション

ファイバや導波路プロファイルについては、以下のオプションを指定できます。

• 領域エディタ
  プロファイル領域の追加や削除、移動などの編集作業
  
  

• 複素屈折率によるプロファイル定義
  定数、線形、放物線、指数関数、ガウス分布、アルファ ピーク、アルファ ディップ、ユーザ定義
  
  

• フォトセンシティブ プロファイル
  定数、線形、放物線、指数関数、ガウス分布、アルファ ピーク、アルファ ディップ、ユーザ定義
  
  

• 材料分散
  セルマイヤ方程式やユーザ関数による定義
  
  

• プロファイルの入出力
  屈折率分布をASCIIファイルとして、インポート、エクスポート
  
  

• プロファイルの表示
  屈折率の実部と虚部、フォトセンシティビティ プロファイルの表示


ファイバのプロファイル作成例

グレーテング オプション

すべてのグレーティング構造に対して、以下のオプションを指定できます。グレーティング形状やチャープ、アポダイゼーション関数を任意に決めることが可能です。

　グレーテングプロファイルの定義（プロファイルの一括カラー表示）


• グレーテング形状
  矩形、正弦波、ユーザ定義関数
  
  

• 平均屈折率
  一様、線形、実測データ、ユーザ定義任意関数、任意の平均屈折率
  
  

• チャープ
  線形、二次、平方根、三乗根、実測データ、ユーザ定義関数
  
  

• アポダイゼーション
  ガウシアン、双曲正接、実測データ、ユーザ定義関数
  
  

• 調整可能な項目
  周期、長さ、屈折率変調あるいは高さ、シフト、傾き角、セグメント数



解析機能

グレーティングは結合モード理論に基づいてモデリングされています。結合モード方程式は伝達行列法（基本行列法）あるいは2点境界値法によって求められます。これにより空間とスペクトル領域の両方における様々な特性を計算することができます。

• 光の伝搬
  波長を指定し、デバイス内の伝搬距離に応じた反射、透過パワーを求めます
  
  

• 反射透過特性搬
  グレーティングデバイスの入出力ポートでの、反射、透過パワーを波長の関数として求めます
  
  

• 積算位相搬
  入出力ポートでの光学信号の積算位相
  
  

• 群遅延搬
  積算位相を周波数で1階微分した値
  
  

• 分散特性搬
  群遅延を波長で1階微分した値
  
  

• パルス応答搬
  入出力パルスの強度分光特性とグレーティング分光特性
  
  

• グレーティングパラメータ スパン搬
  グレーティングパラメータに対する 分光特性（バンド幅、サイドローブ、ピーク値、ピーク位置、中心波長での分散）の性質を解析

 

その他の解析機能

• 逆解析
  目標とする性能を定義し、それを達成するグレーティング構造を決定するためのソルバーです。単純なグレーティング構造の初期のデータを用意し、スクリプト機能を使ってユーザが自由な目標を設定出来ます。
  
  

• パラメータ・スキャン機能
  ユーザ定義関数の中にパラメータを定義することにより、グレーティングに関するほとんどのパラメータをスキャンさせることができます。
  
  

• グレーティングセンサー
  ファイバー・ブラッグ・グレーティング（FBG）・センサー や　長周期グレーティング（LPG）・センサー を解析できます