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RSS订阅原创 lumerical——Y分支功分器
本文介绍了Y分支波导的仿真分析流程。通过设置基底参数和对称网格优化计算效率，利用S参数扫描功能分析不同模式（TE/TM）的传输特性。结果显示在1.54-1.56μm波长范围内，器件具有约40nm的3dB带宽，端口间功率分配偏差小于2%，TE/TM模损耗差约0.5dB。其中1.55μm处TE模传输效率最高（0.48），接近理想分束值。研究还发现1.58μm处TM模存在异常损耗，可能由高阶模激发或材料吸收引起。该分析为优化Y分支波导性能提供了重要参考。
2025-08-05 23:18:05
1009
原创 lumerical——多模干涉耦合器（MMI）
本文介绍了MMI耦合器设计的仿真流程与参数优化方法，主要包括： 结构设计 包含MMI核心区、锥形过渡区等关键部件 详细参数设置规则（如锥形宽度≈MMI宽度/2） 仿真配置 EME模式设置（20个模式确保收敛） 监视器参数选择（xresolution=1000保证精度） 能量守恒选项对比（推荐"makepassive"） 优化分析 采用波长扫描（1.5-1.6μm）和传播扫描（10-200μm） 通过脚本实现锥形宽度参数扫描 结果显示最佳传输长度约37μm，锥形宽度1.1μm时损耗最低（0
2025-08-05 17:11:44
761
原创 lumerical——锥形波导偏振转换
本文摘要：研究通过FDE和EME仿真优化锥形波导偏振转换器设计。FDE分析显示，ridge结构需与下层slab重叠（Z=0-0.2μm）以保证材料连续性并避免数值误差。设置背景折射率为1.445（SiO₂）可精确模拟封装环境，影响TE/TM模耦合效率。EME扫描锥形长度（5-500μm）发现，250μm时TE1→TM0转换效率最高。关键参数包括波导宽度（1.5-2μm最优）和锥形斜率，需平衡模式控制和避免高阶模干扰。通过S矩阵分析端口模式转换，实现了高效偏振转换设计。
2025-08-03 17:07:25
903
原创 一天两道力扣（7）
本文介绍了两个算法问题的解决方案。第一个是多数元素问题，使用摩尔投票法，通过票数抵消原理确保最终剩下的元素是众数。第二个是除自身以外数组乘积问题，采用两次遍历的方法：第一次从左到右计算每个元素左侧乘积，第二次从右到左计算右侧乘积并直接乘以结果数组，只需O(n)时间复杂度和O(1)额外空间（结果数组除外）。两个算法都实现了高效的空间和时间复杂度。
2025-07-31 22:13:32
756
转载 区分光学微环、微环调制器、硅光集成微环调制器
微环结构利用光干涉原理实现波长选择性，当光程等于波长整数倍时产生共振增强特定波长。FP腔和光栅通过干涉效应筛选波长，DFB激光器集成光栅实现单纵模输出。微环调制器通过电压改变折射率来调谐谐振波长，从而调制光功率。硅基微环调制器因对称结构和等离子色散效应更易设计电场，相比磷化铟和铌酸锂更具优势。这些波长选择性器件在光通信中发挥关键作用。
2025-07-28 15:55:52
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原创 一天两道力扣（6）
文章摘要： 本文介绍了两个算法问题的解决方案。第一个是岛屿计数问题，使用深度优先搜索(DFS)遍历网格，遇到"1"时将其相邻陆地标记为"0"并计数。第二个是打家劫舍问题，采用动态规划方法，通过比较偷或不偷当前房屋的收益来构建最优解。两个算法都展示了典型的解题思路：DFS用于图遍历，动态规划用于最优决策问题。代码实现简洁，时间复杂度分别为O(MN)和O(N)。
2025-07-27 21:46:30
221
原创 lumerical——布拉格光栅（Bragg gratings）（1）
摘要：本文详细介绍了波导布拉格光栅的仿真建模过程，重点分析了结构参数对光学性能的影响。研究采用FDTD方法模拟周期性折射率调制结构，通过设置二氧化硅衬底、硅波导材料和优化网格划分实现精确计算。仿真系统配置了Bloch边界条件、高斯光源和多点时间监视器，并利用参数扫描分析波导宽度变化（0.01-0.05μm）对带宽和耦合系数的影响。结果表明带宽随波导宽度增加呈非线性上升趋势，在宽度超过30nm后趋于饱和。研究为光栅设计提供了重要参数优化依据，但存在部分运行异常需进一步验证。（147字）
2025-07-27 19:29:26
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原创 一天两道力扣（5）
该代码包含两个算法：1. 课程调度检测（拓扑排序）使用Kahn算法判断能否完成所有课程（检测有向无环图）。通过维护入度表和邻接表，逐步移除入度为0的节点，最终检查是否所有课程都被处理。2. 链表反转通过迭代方式反转单链表，使用临时变量保存节点，逐步修改指针指向。时间复杂度O(n)空间复杂度O(1)。这两个算法分别展示了图论中的拓扑排序和基础指针操作技巧。
2025-07-25 22:05:11
290
原创 lumerical——光纤布拉格光栅（Fiber Bragg gratings）
本文摘要：光纤布拉格光栅（FBG）是一种在光纤纤芯内通过紫外激光刻蚀形成的周期性折射率调制结构，具有选择性反射特定波长的特性。其工作原理基于布拉格衍射效应，反射波长由光栅周期和有效折射率决定。FBG对温度和应变敏感，可用于环境监测。文章详细介绍了FBG的结构设计、仿真方法（包括FDE和EME求解器）以及参数设置，重点分析了1.5/1.499交替折射率结构实现窄带反射的机理。通过EME仿真，在1.495-1.504μm波长范围内扫描100个点，获得器件的透射/反射光谱特性，为光通信滤波器的设计与优化提供理论依
2025-07-23 22:44:06
1043
原创 lumerical——环形谐振器之第一部分
本文摘要介绍了微环谐振器的仿真设计与分析方法。主要内容包括：1）两种微环结构（all-pass和add-drop型）的工作原理；2）结构参数的设置要点（基底创建、环形谐振器参数）；3）关键性能指标（FSR、Q因子）的定义与应用；4）FDE和varFDTD仿真步骤，包括材料检查、光源/监视器设置和网格优化；5）仿真结果的可视化分析方法（场分布、频谱特性等）。通过参数化设计和电磁仿真，可优化微环谐振器的波长选择性和光场限制能力，为集成光子器件开发提供指导。
2025-07-20 17:32:10
1106
原创 一天两道力扣（4）
摘要：快速选择算法通过随机选取pivot将数组划分为三部分，递归查找第k大元素，时间复杂度为O(n)。Trie树是一种高效存储字符串的数据结构，支持快速前缀搜索和自动补全。通过TrieNode类构建字典树，实现单词插入、查找和前缀匹配功能，其中每个节点用children字典存储子节点，is_word标记单词结束。Trie在共享前缀的字符串处理中具有空间和时间优势。 （字数：150）
2025-07-15 11:21:26
204
原创 一天两道力扣（3）
本文介绍了三个算法问题的Python解法：1. 二叉树翻转问题提供了递归和迭代两种解法，递归法直接交换左右子树并递归处理，迭代法则使用队列进行层次遍历；2. 最大正方形问题采用动态规划解法，通过维护二维DP数组，状态转移时取相邻三个位置的最小值加1，最后返回最大边长的平方。所有解法都给出了代码实现和简要解析。
2025-07-09 21:49:05
342
原创 一天两道力扣（2）
摘要：本文包含两个算法解决方案。第一个是判断链表是否为回文，通过找到中间节点并反转后半部分，然后比较两半节点值。第二个是计算每日温度中需要等待多少天才能有更高温度，使用单调栈存储温度下标，遇到更高温度时更新结果数组。两个算法都利用了指针/栈来优化时间复杂度，分别达到O(n)时间复杂度和空间复杂度。
2025-07-09 20:52:51
239
原创 一天两道力扣（1）
本文介绍了链表相交节点的四种解法：1)双指针交替遍历寻找相遇点；2)哈希表存储链表A节点后遍历查找；3)使用栈倒序对比寻找分叉点；4)先计算长度差再同步遍历。随后给出了二叉树最近公共祖先的递归解法，当遍历到目标节点或左右子树均存在目标时返回当前节点。这些算法通过不同数据结构（指针、哈希、栈）和遍历策略（同步、倒序）解决链表/树结构问题。
2025-07-03 23:15:01
492
原创 lumerical——闪耀光栅（Blazed grating）仿真
摘要：本文详细介绍了闪耀光栅在法向入射宽带平面波（0.85-1μm）时的仿真分析方法。通过构建半椭球体2D阵列光栅模型，采用BFAST光源技术进行宽带模拟，并设置周期性边界条件。重点分析了光栅的透射/反射特性，包括衍射级次能量分布和角度特性。仿真中使用了自动非均匀网格（精度等级4）和保形网格算法，通过光栅阶次传输分析组量化不同波长下各衍射级的能量占比与出射角度。结果显示，在0.5μm波长处可观察到明显的多级衍射现象，为光栅设计优化提供了数据支持。
2025-07-03 16:31:22
1116
原创 inverse-design-of-grating-coupler-3d（2）
本文提出了一种3D光栅耦合器的系统化设计方法，通过多模块协同优化实现高效光纤-芯片耦合。设计采用硅基环形光栅结构，包含衬底、波导、硅基座、渐变环形光栅等核心组件，通过参数化建模实现1550nm波长的高效耦合。关键技术包括：1）采用渐变周期环形光栅（n=30）实现模式匹配；2）优化连接器实现波导-光栅绝热过渡；3）基于Snell定律精确控制8°斜入射角度；4）网格优化策略（dx=30nm，dzFactor=3）平衡精度与效率。仿真结果显示，该设计在TE模式下耦合效率达-2.1dB，3dB带宽>40nm，
2025-06-26 22:15:39
780
原创 inverse-design-of-grating-coupler-3d（1）
本文详细介绍了3D光栅耦合器的设计、优化和仿真流程。首先，通过预定义的环形间距参数在FDTD中生成椭圆光栅结构，并通过用户交互确认几何正确性后，进一步执行参数扫描优化。文章详细讲解了光栅耦合器的类定义、参数初始化、仿真环境设置、光源和监视器的配置，以及光栅结构的生成和更新方法。接着，文章介绍了光栅耦合器的优化流程，包括参数扫描、连接器生成、仿真结果分析和最优参数提取。最后，文章展示了如何通过自动化参数扫描和优化流程，找到光栅耦合器的最佳几何参数，并生成制造所需的GDS文件。整个过程结合了Lumerical
2025-05-18 22:48:45
952
原创 光子逆向设计
LUMOPT 是 Lumerical 公司开发的一款光子逆向设计优化工具，专门用于通过算法自动设计高性能的光学器件（比如波导、超表面、光子晶体等）。LUM = 源自Lumerical（开发该软件的公司名）；OPT = Optical Optimization（光学优化）的缩写。
2025-03-26 21:58:35
1580
原创 使用脚本语言实现Lumerical官方案例——环形谐振器(Ring resonator)之第一部分
本文使用脚本语言实现Lumerical官方案例——环形谐振器之第一部分，知识讲解部分稍多。如有错误，欢迎大家批评指正。
2024-12-09 15:42:17
1428
2
原创 相干光学信息处理
光学图像相减：一般用于检测比较两幅图像之间的差异。实现图像相减的方法很多，仅介绍两种： (1)空域光栅编码频域解码;(2)频域光栅滤波。
2024-12-06 17:26:21
980
原创 使用脚本语言实现Lumerical官方案例——闪耀光栅(Blazed grating)（纯代码）（2）
例如`find(n,n_target)`，`find`函数可能是在向量`n`中查找与`n_target`匹配的元素索引，用于在指定维度上精准定位要提取的数据位置。另外，它也可能是一个逻辑索引向量，其中`true`的位置对应的元素会被提取，`false`的位置对应的元素会被忽略。`，其中`mname`是监视器名称，`i`是频率点的索引，表示获取该频率下每个光栅阶数的功率传输比例.`，其中`mname`是监视器名称，`i`是频率点的索引，表示获取该频率下的光栅阶数对应的衍射角度.第二个参数用于指定频率。
2024-12-05 22:06:15
1334
原创 使用脚本语言实现Lumerical官方案例——闪耀光栅(Blazed grating)（纯代码）（1）
BFAST就像是给这个“光的扇子”加了一个特殊的限制，让所有不同波长的光都只能以一个固定的角度照射到物体上，就好像给光规定了一条特定的“跑道”，所有光都得沿着这条“跑道”走. 在研究一些周期性结构，比如具有周期性排列的纳米结构、光栅等的光学特性时，如果用普通的方法，当宽带光以一定角度入射时，计算会变得很复杂，而且容易出错。不过在闪耀光栅中，因为其特殊的结构使得在某些光栅阶下，光的强度会比其他普通光栅在相同光栅阶下的光强要高很多，尤其是在闪耀方向对应的光栅阶上，光就好像被“偏爱”了一样，强度很突出。
2024-12-04 21:18:17
1462
原创 使用lumerical脚本语言创建绘制波导并进行数据分析（纯代码实现）（2）
接上篇的波导结构继续进行分析。使用lumerical脚本语言创建绘制波导、配置一维模式求解器的各项参数、执行网格收敛性测试、在z span进行多次模拟进行收敛性测试、进行一维平板波导的模式相关计算和分析及通过改变波导的厚度来扫描不同厚度下多个模式的有效折射率以及 TE 极化分数（代码均有详细注释）。
2024-12-03 17:32:27
1040
原创 使用lumerical脚本语言创建绘制波导并进行数据分析（纯代码实现）（1）
使用lumerical脚本语言创建绘制波导、配置二维模式求解器、计算模式轮廓、计算有效折射率（neff）和群折射率（ng）随波长的变化关系、计算有效折射率（neff）随波导宽度的变化关系及针对有效折射率法进行相关数据处理（代码均有注释详解）。
2024-12-02 21:13:44
2089
原创 使用lumerical脚本语言创建定向耦合器并进行数据分析（纯代码实现）
例如，在光纤通信系统中，定向耦合器可以用于将输入光信号的一部分耦合到另一个光纤分支中，用于监测光信号的强度、波长等参数，或者用于实现光信号的分配，比如把一束光信号分成多束，分别传输到不同的地方。奇数模式：奇数模式下，能量分布在两个波导中也比较均匀，但由于电场的反对称性，在两个波导之间的边界区域，电场的变化较为剧烈，这导致能量在波导边界附近的分布相对更复杂。从光功率耦合的角度来看，在波导间隙较小的情况下，光从一个波导耦合到另一个波导的过程会比较容易发生，并且在较短的传播距离内就能实现较大比例的光功率耦合。
2024-12-01 18:10:11
1482
原创 使用lumerical脚本语言创建弯曲波导并进行数据分析（纯代码实现）
本文使用lumerical脚本语言创建弯曲波导，设置有限差分时域（FDTD）模拟，改变波导弯曲半径计算损耗，绘制图像展示电场强度分布情况。
2024-12-01 16:32:16
2489
原创 Staircase mesh” 和 Conformal mesh区别
它会根据物体的边界曲线来调整网格的形状，使得网格能够更好地适应物体的轮廓。例如，在模拟圆形物体的边界时，保形网格的边界会更接近真实的圆形，而不是像阶梯状网格那样有明显的锯齿。它像是给物体穿上了一件量身定制的网格“衣服”，网格的形状会随着物体形状的变化而变化。比如在模拟一个圆形物体的边界时，它可能会用方形的网格来近似圆形，边界就会有明显的锯齿状，就像用积木拼出一个近似圆形的轮廓一样。不过，这种网格的生成算法相对复杂，计算成本可能会比阶梯状网格高，因为它需要更多的计算资源来生成贴合形状的网格。
2024-11-28 16:31:23
412
原创 衍射受限非相干成像系统的传递函数
相干光照明时: 物面上各点的振幅和相位随时间作相同的变化, 彼此相关(相干). 它们发出的光波之间的相位差仅由相对位置决定, 相位差恒定. 在像面上的光场分布是复振幅的线性叠加.非相干照明时: 在观测时间内, 物面上各点的振幅, 相位随时间变化的方式是彼此独立、统计无关的. 非相干成像系统是强度的线性系统. 在一定条件下是强度的线性空间不变系统.该式表明: 像的强度分布是几何光学理想像的强度分布与强度点扩散函数的卷积, 系统的成像特性由强度点扩散函数决定.衍射受限系统的OTF是光瞳函数的归一化自相关函数.
2024-11-26 18:05:04
1012
原创 衍射受限系统的相干传递函数
(3) 衍射受限成像系统的频率传递特性相当于一个低通滤波器. 它存在一个有限的通频带, 在此通频带内的全部频谱分量可以通过系统而没有振幅和相位的畸变和变化;)决定的值在光瞳内, 传递函数对此频率的值为1, 该频率的信息成分通过系统时的振幅和相位都不发生畸变和变化, 可以完全通过系统;)决定的值在光瞳外, 传递函数对此频率的值为0, 该频率的信息成分不能通过系统, 被滤掉了。位于轴上的物点产生的像是圆对称的。轴的狭缝在像面上产生的相干线扩散函数为相干传递函数沿ξ轴截面的一维傅里叶逆变换。
2024-11-26 17:28:16
1134
原创 PML和金属边界区别
例如，将PML看作是一种“电磁海绵”，当光（电磁波）传播到这个边界区域时，就像水被海绵吸收一样，光会逐渐被PML吸收，而不会被反射回来干扰波导内部的光场分布。金属在光学频段通常具有很高的电导率，根据电磁理论，当电磁波入射到金属表面时，会产生感应电流，这个感应电流又会产生一个反射波，使得大部分的入射电磁波被反射回来。可以简单地理解为，金属边界就像一面镜子，光（电磁波）照射到上面时，大部分光会被反射回去，只有很少一部分能量会被金属吸收（在高频情况下，金属的趋肤效应会使得光在金属表面的一个很薄的层内被吸收）。
2024-11-24 22:44:56
906
原创 lumerical脚本语言——光栅
以光为例，当光通过一个光学器件（比如光栅或者透镜等）进行传播或者衍射时，主瓣是光强最强的部分，它主要沿着我们期望的方向传播，就像光束的主要“队伍”。例如，在光栅衍射中，可以通过改变光栅的折射率分布或者光栅的形状等方式，使得旁瓣的能量降低，让光信号主要集中在主瓣方向，从而提高信号的质量和准确性。基本概念：布拉格光栅就像是一种特殊的“镜子”，不过它反射的不是我们平常看到的形象，而是光。它是一种周期性的结构，通常是在光纤或者光学材料的表面（或内部）形成的一种有规律的折射率变化的区域。，其中n是材料的折射率，
2024-11-24 17:37:26
1125
原创 光子晶体光纤
传统阶跃折射率光纤（SIOF）： 由两种均匀材料构成，依靠纤芯掺杂实现光子晶体光纤（PCF）： 把微米级甚至纳米级微结构引入光纤剖面设计中，依靠微结构不同于一般均匀材料的色散、能带等特性。整个光纤的外径通常和商用普通光纤保持一致，为 125um导光基本原理：PCF中空气孔排列组成的光纤包层的有效折射率低于纤芯的折射率，而光总是趋向存在于高折射率材料中，因此光波可以被束缚在芯层里。
2024-11-24 16:28:49
2000
原创 掺铒光纤激光器
还是用回音壁的例子，当声音不断地在回音壁内反射加强时，就好像把能量（声音的能量）存储在了这个空间里。在微波领域，谐振腔可以用来存储微波能量，并且可以通过调节腔的参数（比如形状、尺寸等）来控制存储的能量大小和频率等特性。简单来说，谐振腔就像是一个“特殊的房间”，它能够让特定频率的波在里面愉快地“回荡”。（1）分布布拉格反射（DBR）光纤激光器：使用两个较高反射率的光纤光栅作为反射镜置于掺杂光纤的两端，构成线形谐振腔来增强模式选择，可以把光纤光栅熔接到掺杂光纤上，也可以直接把光纤 光栅写到掺杂光纤上。
2024-11-22 16:56:38
1431
原创 掺铒光纤放大器
（1）传统的光-电-光中继对每一波长要分别处理，不适WDM系统；由于电的参与，处理速度受到限制；但能对信号再放大、再定时和再整形。（2）光放大器的重要性动机：解决电中继器设备复杂、维护难、成本高的问题影响：光放大器最重要的意义在于促使波分复用技术 (WDM)走向实用化、促进了光接入网的实用化。
2024-11-22 16:13:08
1341
空空如也
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