FIMMPROP双向传播工具特点：

PhotonDesign光波导设计软件-FIMMPROP，双向的传播工具。

●采用严格的麦克斯韦方程解决半解析、全矢量的3D传播

●高折射率对比：轻松模拟硅光子电子学和III-V器件

●没有缓慢变化近似：模拟广角问题

●双向运算：模拟所有内反射

●全面兼容FIMMWAVE模式求解器

●使用散射矩阵，进行快速优化设计

●MMI耦合器、周期结构、锥形结构，弯曲结构的快速设计

●对于大部分的设备，要比BPM更快和更   准确

●任意结构的灵活设计界面

●EME为设计器件提供强大的物理见解

●*的像场可视化，研究模式能量演变

什么是 FIMMPROP?

FIMMPROP是一个革命性的工具，用于模拟波导中的2D和3D光传输。

FIMMPROP的核心是一个非常高效率的计算引擎EME，给出波动方程的严格求解，是全矢量和双向的求解，并考虑到中间节点的所有反射。

这样使得FIMMPROP 具有准确模拟其他方法（比如BPM）不能模拟的结构的功能，包含高折射率对比结构，用于硅和III-V半导体光子学。

运算方法经过几年的更新，优化速度得到飞速提升，因此对于其他技术能够解决的结构，只需花费很少的时间就可以解决。

通过组装预先确定的组件，像简单的直边结构、弯曲结构、锥形结构和周期结构等等，再将它们插入其他用户组装的组件中，这种灵巧的设计模式让模拟复杂系统变得很容易。

使用简便、计算速度快捷，使得FIMMPROP 成为设计波导器件的理想工具，像锥形结构，MMI耦合器，模式转换器、平行耦合器（比如偏振转换器）、分路器等等。

FIMMPROP双向传播工具计算方法

采用EME方法解决光线传播。沿z轴变化的结构是将两个或更多的直部件叠加在一起来模拟的。一旦找到结构的局部模式，在部件长度方向的传播是准瞬时的。计算允许在每个接点模式的传播系数和反射系数都在全双向传播运算中用到。这个运算方法建立了装置及其所有元件的散射矩阵描述，这就意味着一旦矩阵生成，不需要近一步的计算，就可以得到不同输入数据的响应，比如，你想得到TE和TM激励的响应。此外，如果你改变了结构，程序只需要计算改变的元件。在自由空间中的传播，比如激光器面和光纤，将会使用高效的平面波展开法来处理。

什么是EME

EME（EigenMode Expansion）基于本征模展开，是一种模拟波导中光传输的强大算法。对于模拟集成光路是一种理想工具，尤其广泛适用于具有高折射率对比的硅光电子中。

●双向传播算法

●快速仿真，快于BPM和FDTD

●广角仿真（比如：SOI MMI耦合器）

●高效仿真长器件

●快速设计优化：扫描参数时，扫描矩阵允许快速更新结果

●更直观的理解器件的物理特性

强大的设计界面

FIMMPROP提供了非常灵活的方式来设计沿z轴变化的结构，这样的结构具有任意的维度和折射率变量。弯曲波导的弯曲校准也能被轻松模拟出来。

这种模块化的特性已经被FIMMPROP*开发出来了，模块化设计范例利用所有组件的对称性和重复性。

另外，FIMMPROP可以用任意深度将组件插入其它组件中，这样不仅可以轻松创建复杂的结构，也可以让FIMMPROP开发结构的对称性和重复性。

扫描工具

效率是我们所关注的，因此任何结构参数的改变，都只会重新计算zui小值。特别的是，如果参数改变而横截面没有改变（即长度，偏离，倾斜），那么在改进的结构中信号传输的再计算会很快。为了实现这个，FIMMPROP生成了一个扫描器，这样就可以连续改变结构参数。它提供了快速和直观的图形来优化你的结构，简化使用其它数值方法不能实现的设计流程。

双向计算法则

    FIMMPROP中的双向算法具有很强的*性。大部分双向传输是具有迭代性的，经过前向和后向反射后，希望振幅很小，这样的算法不能有效解决高反射率结构。FIMMPROP中的双向散射矩阵能够解决任意数量的反射面，甚至非常高的反射率面，以此带来很多新的应用。例如，模拟谐振腔，比如法布里珀罗结构；光子能带隙晶体结构。

设计绝热结构：锥形、Y型连接器、光斑尺寸转换器：

FIMMPROP适用于设计连续变化的结构，比如Y型连接器和锥形结构。通过计算，决定其绝热耦合的长度，其速度快于传统光学传输方法。而且，对于锥形结构，可以模拟任意广角和高折射率形式，此时FIMMPROP在求解Maxwell方程时并没有使用近似。如下图所示，可以看到锥型光斑尺寸在转换器剖面上能量的演变。

模拟SOI环形谐振腔：

FIMMPROP可以在很短的时间里使用3D模型准确模拟环形谐振腔耦合范围，甚至一些大型环形谐振腔，这些大型环形谐振腔不能使用FDTD来模拟。

EME允许我们根据本地模式求解结构，是一种模拟耦合的非常有效的方法。耦合效率依据环形腔的弯曲模式，允许直接插入解析模型。

采用弯曲模式可以很快计算环形谐振腔，而FDTD使用相同的时间只能得到粗略的估计。

复环形谐振腔回路的仿真可以和Photon Design的另外一个光子回路仿真模块PICWave联合使用。

MMI耦合器设计：

优化一个1×8的MMI耦合器：波长为1.103um，在AlGaAs/GaAs波导材料上，建立一个1×8 MMI耦合器的3D模型。

耦合部分的长度和输出波导的位置都可以进行优化。如下图所示，*的耦合长度仅仅几秒钟就优化出来了，得到传输效率为92.46%。

使用EME算法，得到每个部分的本征模，改变任意部分的长度之后，重新计算是很快的。同样的设计使用BPM算法将花费很长的时间，而且还没有考虑BPM算法中大量的近似。

模拟光纤传输：

在FIMMPROP中，可以使用FIMMWAVE中的基于有限差分方法和贝塞尔方程全矢量求解器。使用此求解器可以模拟锥形光纤结构、光纤布拉格光栅，以及任意圆柱形结构，包括金属结构。

下图所示，金属涂覆层的锥形光纤，用于光学显微镜的近场扫描。玻璃光纤外的金属涂层厚度为22nm，半径从1um到300nm，长度7.5um。下面的图显示的是*的场的剖面

使用Kallistos优化短锥形：

FIMMPROP可以和自行研发的优化工具Kallistons结合使用，用来优化只有7um长的锥形结构的横向剖面，从而提高传输效率。

这个优化工具允许扫描很大范围角度的剖面，如下图所示，一个*结构，传输效率为92%。如果使用线性变化的锥形结构得到同样的传输效率，则这个结构的长度要增长三倍。

优化工具栏里面有九个独立的参数定义锥形结构的不同位置的宽度。使用样条拟合参数就可以生产这个锥形结构的剖面。

客户服务界面

几乎所有的程序都可以被TCP/IP程序控制。不仅仅是改变参数、建立结构，所有的结果都可以重新送到运算法则中重新优化。我们可以提供客户示例程序的代码。

图形工具

FIMMPROP具有高效的可视化工具，可以在轴向方向上看到前场、后场或整个传播场，也可以看到任意横截面的传播场。你可以看到以z（传播方向）为方程的任意模式的能量和模式剖面图。

运行平台

PC: x86/x64，XP/Vista/Win7, 2G RAM, Core2Duo 1GHz或更高。