光通讯系统仿真设计软件——Optiwave系列

光通讯系统仿真设计软件——Optiwave系列

Optiwave是加拿大国家实验室所开发的软件，主要应用于有源器件及无源器件。包括光放大器，

半导体激光器，EDFA，光波导，光纤光栅等。此外，Optiwave系列软件也有针对整个光通讯系统的

设计。

Optiwave提供了完整的7个模块，从主动组件到被动组件，然后再到整个光通讯系统，建立了

一系列的完整功能。

 Optiwave 7个模块即独立，又可以透过optisystem来进行所有模块的整合

 Optiwave用GUI的图形化接口，所以使用起来很容易上手

 Optiwave与许多大厂进行策略联盟，如matlab、corning、highwave、fibercore、sumimoto

等。所以Optiwave模块的参数数据库完整而丰富。

波动光学模拟软件OptiBPM

OptiBPM 是一套功能强大、使用者界面友善且可利用计算机辅助设计的设计仿真软件，并可设

计及解决不同的积体及光纤导波问题。光束传播法，或称为 BPM是OptiBPM的核心，是一种一步

接着一步来仿真光通过任何波导物质的行为，在积体光学及光纤光学中，当光传播经过可传导的结构

时，其光场可以在任一点被追踪出来，BPM可以允许观察任一点被仿真出的光场分布，而且可以容许

同时检查辐射光及被传播的光场。 光学波导是光组件中的重要组件，它可以在光讯号中扮演传导、耦

合、开关、分光、多任务及解多任务的角色，被动波导、电光组件、发射器、接收器及电子部分装置

被集成于一个芯片上，使用的技术为平面技术，其就好像微电子的技术。 OptiBPM是一套使用者界

面非常友善的软件，它可以在二维及三维的波导组件上仿真光的传播，且OptiBPM三维仿真提供了

任何所需要的步阶折射率(Step Index)的波导设计。

应用范围：波导、光纤、渐变式折射率波导、模态解析

微米纳米波导元件模拟软件OptiFDTD

OptiFDTD 是一个强大、高结合度且人性化界面的应用软件，它可使用计算机设计及仿真先进的

被动组件和非线性光电组件。 OptiFDTD 程序的核心是根据有 FDTD(Finite Difference Time

Domain) 限差分时域演算法，其具备二阶数值精准度及最先进的边界条件 - 单轴完美匹配层。这个

演算法解决了使用马克斯威尔微分方程序在时间及空间领域的电场及磁场。它准许任意的几何图形及

没有组件材质的限制。 OptiFDTD 让你可以设计、分析及测试先进被动组件和非线性光电组件中的

波的传递、散射、反射、绕射、偏振及非线性现象。

应用范围：

 光能隙材质及组件 (PBG)

 光微环滤波器及共振器

 以波导为基础的光栅

 绕射微光电组件

 复杂的积体光学结构

 具非线性、色散、表面电浆、非均匀材质

光纤光栅模拟软件OptiGrating

OptiGrating 主要针对以光栅原理设计之光学组件，当前有许多的通讯及感应装置都是根据光栅

原理所制造。如：波导光栅技术已被应用在 WDM 光通讯网络、激光稳定器、温度及应力感应器。

以光栅原理设计之组件可籍由光线传递反、射及穿透光谱、群相位延迟、群射散等项目进行分析。

OptiGrating 提供了不同的选项来分析及设计标准的光纤光栅及波导光栅，例如：设计一个布拉格光

纤光栅滤波器，其中包含了调整光栅形状、长度、折射率变化方式、折射率变化值、周期变化值、光

纤直径及折射率值，当设置好这些参数后，就可以让 OptiGrating 进行仿真其原理是根据耦合模型

进行运算，而耦合模型则是使用转换距阵来计算。

应用范围：

 WDM 加 / 减器、窄频及宽频之光纤或波导过滤器

 布拉格光纤光栅反射器

 EDFA 增益平坦组件

 光纤通讯射散补偿器

 藉由折射率变化进行旁带压缩

 光纤及波导感应器

光纤特性设计软件OptiFiber

OptiFiber 是一套多功能及强大的工具，其中包含了「光纤模态解析」、「光纤射散模型」、「材料

损失」、「极化模态射散」 (PMD) 等运算工具。它的特色在于能够使用作为预测在设计时所想要达到

的最佳化目标，例如：半径小但具有非零射散及最大模数的光纤。 OptiFiber 还具有支持汇入折射率

变化及实验设备之功能，例如： EXFO's NR-9200 光纤分析仪，可将由实验量测到的折射率输入至

OptiFiber 进行分析。

应用范围：

 通讯用渐变型单模光纤(grade SM)之设计

 多模光纤之设计

 光纤感测器(fiber sensor)之设计

 可设计任意的多层光纤及任意的二维光纤折射率变化

 可针对所存在之基础及高阶模态，进行下列特性之运算

 用不同的方式显式模态场的图形

 有效折射变化，传播常量

 群系数(Group index)，群延迟(Group Delay)

 三种群速度(group-velocity)射散(材料，波导，总和)

 不同定义之模态场直径(mode field diameters)及有效模态(effective mode)区域

 计算截止波长(cutoff wavelengths)

 弯曲(Macrobending)、微弯曲(microbending)及接合损失(splicing loss)之计算

 可藉由改变光纤的几何、折射率变化(profile)及合成比例(composition)来最佳化光纤之各项特

性

 可藉由本质(intrinsic)及外在(extrinsic)之微扰(perturbations)计算双折射效应

 可根据不同的模型进行极化模态间射散(PMD)之计算

光通讯系统模拟软件OptiSystem

OptiSystem 是一套创新的光通信系统仿真软件，此软件可以设计、测试，与最佳化几乎任何一

种在光网络系统的宽谱中的物理层次光连结，从类比的电视图象、广播到洲际间的干脉。 系统的水平

仿真装置是根据实际的光纤通讯系统的模型而设计，具有强大而新的环境仿真和组件及系统的真实等

级定义。 软件的能力可以随着使用组件和界面的增加而延伸到更广泛的应用工具，图形使用者界面控

制光组件的安排和网络列表，组件模式，和图像座标，广泛的主动与被动组件数据库包含了实际的波

长参数，参数循环也允许使用者侦察特定仪器在系统表现的效果，软件的能力可以随着使用组件和界

面的增加而延伸到更广泛的应用工具。

应用范围：

 从组件到物理层次中系统标准的光通讯系统设计

 CATV or TDM/WDM 网络设计

 SONET/SDH 环形网设计

 发射器、通道、放大器、接收器设计

 色散分析

 使用不同的接收器估计误码率及系统的损失

 记录系统误码率及 link budget 计算