光器件光學(xué)仿真專題系列2—從小白開始初識(shí)ZEMAX

上期講了最簡單的單模TOSA光路建模仿真過程，目的是讓大家對(duì)ZEMAX光路設(shè)計(jì)過程有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。本期再以簡單的ROSA光路為例，讓大家加深印象。回顧一下，ZEMAX光學(xué)仿真基本步驟包含：系統(tǒng)設(shè)置、建模、優(yōu)化、結(jié)果查看。本期ROSA也按照這4步來，不同的是TOSA耦合效率是高斯光束到高斯光束的重疊積分，而ROSA耦合效率是高斯光束到一定直徑光敏面的耦合，其耦合效率計(jì)算方法有所差異。

本期所仿ROSA結(jié)構(gòu)如下圖所示，AWG芯片連同AWG表面的玻璃片被拋光成42°全反射角，經(jīng)過硅透鏡后入射到探測(cè)器表面。圖中玻璃墊片1連同AWG芯片一起拋光，可以保護(hù)AWG波導(dǎo)不崩邊。玻璃墊塊2可以調(diào)配PD和硅透鏡之間的距離，便于耦合固定。真實(shí)應(yīng)用中，AWG芯片輸出波導(dǎo)是少模波導(dǎo)，有4個(gè)模式，此處為了簡便，建模中按照光纖的模場(chǎng)計(jì)算。

光路建模過程如下：

第一步：系統(tǒng)設(shè)置

如下，此處孔徑設(shè)置不會(huì)影響Rx耦合效率計(jì)算結(jié)果，只影響layout和采樣效果，習(xí)慣上隨便設(shè)置個(gè)比光源孔徑大1.5倍的孔徑即可。

設(shè)置好波長

第二步：建模

打開透鏡數(shù)據(jù)編輯器

輸入AWG及其玻璃片1的面型、厚度、折射率等參數(shù)：

面1：選為坐標(biāo)原點(diǎn)，材料為二氧化硅，這是波導(dǎo)層。其厚度為0或者隨便一個(gè)很小的值都可以，表明波導(dǎo)的束腰在此處。

面2：它是坐標(biāo)斷點(diǎn)，作用是使得后面的面繞Y軸的旋轉(zhuǎn)48鍍，來模擬AWG芯片被拋光了42°。

面3：將面3的材料設(shè)置為mirror，即AWG波導(dǎo)的光在此處會(huì)被全反射。

面4：接下來的光路都按照垂直方向布置，因而設(shè)置面4是為坐標(biāo)斷點(diǎn)，它將坐標(biāo)拉回到垂直方向。