3 CÔNG CỤ THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG
3.5.3 Chạy mô phỏng
Sau khi hoàn thành thiết kế một cấu trúc ta sẽ tiến hành chạy mô phỏng để tính toán các thông số và đánh giá tính chất sợi.
Để chạy mô phỏng, đầu tiên ta chọn nhấn vào biểu tượng mô phỏng (Run Simulation) trên thanh menu. Sau đó ta sẽ thiết lập các giá trị để tiến hành mô phỏng.
Quá trình mô phỏng theo thứ tự, đầu tiên chạy mô phỏng cho một bước sóng như λ=1.2μm, sau đó sẽ chạy trên dải bước sóng từ 1.2μm đến 1.8μm. Quá trình chạy mô phỏng ở bước sóng λ=1.2μm ta chạy mô phỏng ở chế độ semi-vector với mục đích để tìm giá trị initial guess phù hợp mà ở đó làm cho ánh sáng hội tụ (hay là ánh sáng tập trung chủ yếu ở lõi của sợi quang). Sau đó, ta chạy Full vector trên dải bước sóng từ 1.2μm đến 1.8μm với giá trị initial guess lấy ở trên với cả hai trục X và Y. Ta chia ra số điểm mô phỏng là 13, 15 hoặc 18. Nếu kết quả mô phỏng cho phổ là hội tụ tức là sợi đơn mode, khi đó sẽ yêu cầu sợi phải có đường tán sắc liên tục và bằng phẳng.
Công cụ thiết kế và mô phỏng
52 Sau đây là trình bày về quá trình chạy mô phỏng, các bước thiết lập các thông số và ý nghĩa các thông số.
Thiết lập dải bước sóng
Ta thiết lập bước sóng và số điểm mô phỏng . Đồng thời có thể tính cho ống dẫn sóng thẳng hoặc là cong. Nếu ban đầu thiết lập là Haft Structure thì Waveguide không phải là hình tròn khi đó chỉ có thể chạy straight. Nếu ban đầu thiết lập là Whole Structure thì có thể chạy straight lẫn bending. Trong APSS có hai phiên bản mô phỏng sẵn có: phương pháp sai phân hữu hạn (FDM) và phương pháp chỉ số hiệu dụng (EIM). Ở đây thì em sử dụng phương pháp tính toán sợi quang thiết kế theo FDM hay cụ thể hơn là phương pháp sai phân hữu hạn miền thời gian (FDTD).
Hình 3.13 Thiết lập thông số
Công cụ thiết kế và mô phỏng
53 Click chọn Mesh Setting, ta sẽ thiết lập lưới sai phân quét. Ta chọn giá trị số điểm lưới là 181 cho cả hai trục X và Y (có thể chọn giá trị tối thiểu từ 151). Loại lưới sai phân liên tục. Số điểm lưới mà càng lớn kết quả tính toán càng chính xác.
Hình 3.14 Thiết lập lưới sai phân quét
Thiết lập thông số trong Tab FD Mode Solver Setting
Đây là thiết lập rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến các kết quả tính toán mô phỏng. Phần này là các thông số cơ bản của phương pháp sai phân hữu hạn (chọn trục, chọn số mode, chọn phương pháp mô phỏng, chọn phân cực…) và xác định các điều kiện biên cho trục X và Y.
Tab General Setting (thiết lập chung)
- Ta chạy riêng từng trục X hoặc Y mô phỏng một điểm hoặc là dải để đánh giá sự hội tụ của ánh sáng. Mô phỏng cả hai trục X/Y, khi chạy dải ta chọn thêm Polarization Coupling. Khi mà ta chọn trục X và không chọn Polarization
Công cụ thiết kế và mô phỏng
54 Coupling thì giá trị Ex được tính toán (hay là chế độ điện ngang - TE). Khi ta chọn trục Y mà không chọn Polazition Coupling thì giá trị Ey được tính toán ( hay là chế độ từ ngang - TM). Khi chọn X/Y, cả hai chế độ TE và TM được tính toán. Cả ba chế độ trên là chế độ mô phỏng semi-vector. Khi chọn Polazition Coupling là mô phỏng ở chế độ Full-vector.
Hình 3.15 Thiết lập mô phỏng chung
- Phần Mode ta chọn Complex, số mode là 1
- Phần Solver Type chọn Direct là nhanh, nhưng đòi hỏi nhiều bộ nhớ. Nếu chọn Iterative là chậm hơn và có thể sử dụng rất ít bộ nhớ.
- Phần Boundary Condition khi chạy sợi ở dạng thẳng thì ta chọn giá trị là 8 và khi chạy ở dạng bending thì giá trị này là 25.
Tab Advenced Setting
- Các tham số trong mục Solver Parameters và Step Size sẽ được giữ mặc định. - Ta thay đổi giá trị initial guess trong của hai phần chạy mô phỏng semi-vector
Công cụ thiết kế và mô phỏng
55 chọn một trong hai trục X hoặc Y phải đạt được yêu cầu về hội tụ ánh sáng ở lõi. Khi chạy full-vector thì hai giá trị tương ứng với trục X và Y là giống nhau.
Hình 3.16 Thiết lập giá trị initial guess
Sau khi thiết lập xong ta chọn run để bắt đầu chạy mô phỏng và chờ cho đến khi kết thúc để đánh giá kết quả.