光器件光学仿真专题系列2—从小白开始初识ZEMAX

上期讲了最简单的单模TOSA光路建模仿真过程，目的是让大家对ZEMAX光路设计过程有个初步的认识。本期再以简单的ROSA光路为例，让大家加深印象。回顾一下，ZEMAX光学仿真基本步骤包含：系统设置、建模、优化、结果查看。本期ROSA也按照这4步来，不同的是TOSA耦合效率是高斯光束到高斯光束的重叠积分，而ROSA耦合效率是高斯光束到一定直径光敏面的耦合，其耦合效率计算方法有所差异。

本期所仿ROSA结构如下图所示，AWG芯片连同AWG表面的玻璃片被抛光成42°全反射角，经过硅透镜后入射到探测器表面。图中玻璃垫片1连同AWG芯片一起抛光，可以保护AWG波导不崩边。玻璃垫块2可以调配PD和硅透镜之间的距离，便于耦合固定。真实应用中，AWG芯片输出波导是少模波导，有4个模式，此处为了简便，建模中按照光纤的模场计算。

光路建模过程如下：

第一步：系统设置

如下，此处孔径设置不会影响Rx耦合效率计算结果，只影响layout和采样效果，习惯上随便设置个比光源孔径大1.5倍的孔径即可。

设置好波长

第二步：建模

打开透镜数据编辑器

输入AWG及其玻璃片1的面型、厚度、折射率等参数：

面1：选为坐标原点，材料为二氧化硅，这是波导层。其厚度为0或者随便一个很小的值都可以，表明波导的束腰在此处。

面2：它是坐标断点，作用是使得后面的面绕Y轴的旋转48镀，来模拟AWG芯片被抛光了42°。

面3：将面3的材料设置为mirror，即AWG波导的光在此处会被全反射。

面4：接下来的光路都按照垂直方向布置，因而设置面4是为坐标断点，它将坐标拉回到垂直方向。