目录 一、创建结构  二、定义符号变量  三、绘制结构  四、分析设置 五、创建路径和监视器  六、定义 Launch Field 八、确定最佳成像长度

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  本教程描述了BeamPROP中1x3 MMI耦合器的布局和仿真。多模干涉（MMI）耦合器利用不同模式的传输常数之间的特定积分关系来实现沿着MMI耦合器的长度的输入场的自成像。已经实现了MMI耦合器用于各种光信号处理功能，例如分离，切换和路由。本教程的参考文献是：L. B. Soldano and E. C. M. Pennings, “Optical multi-mode interference devices based on self-imaging: Principles and applications,” J. Lightwave Technol., 13, 615 (1995)

一、创建结构

在本节中，将在CAD中创建设备; 首先是输入波导，然后是多模部分，最后是输出波导。 最后将创建路径和监视器。打开CAD，然后单击顶部工具栏中的“New Circuit”按钮。 进行以下更改，然后单击“OK”以创建设计文件。  

 二、定义符号变量

始终建议尽可能使用符号，以便设计有序且易于修改以用于仿真目的。 按左侧工具栏中的“Edit Symbols”按钮，然后创建以下符号。       此时，由于优化的成像长度未知，可以为Lmmi选择任意值。 从参考文献中知道，基于MMI成像公式，特征成像长度为：    在该示例中，nf是1.1，Wmmi是50μm，并且1x3中心输入成像长度是Lπ/ 4。 因此估计的长度为916.7μm。 对于该示例，设置了稍长的长度，将通过仿真确定实际的最佳长度。（916.7=1.1*50*50/3/1）

 三、绘制结构

绘制输入光纤 作为参考，最终的MMI结构如图1所示。绘制输入波导并右键单击它以打开其“Segment Properties dialog”对话框。 确保该段从（x = 0，z = 0）变为（0，Lin）。      现在可以绘制大型多模段。 绘制时，从输入段的结束顶点附近开始，以便它们通过引用进行逻辑链接（？）（如果没有，可以稍后更改）。 将该段的宽度和长度分别设置为Wmmi和Lmmi，如图2所示。    输出波导将在3倍成像X位置绘制：-Wmmi / 3,0和Wmmi / 3。 我们还将长度设置为Lout，我们将其定义为等于Lin。 绘制如图1所示的这些段，确保它们被定义为与段2的末尾顶点（mmi段）的Z偏移为0。这样输出段在逻辑上连接到多模段并始终保持“连接”。  依次绘制输出的三个端口    

 四、分析设置

 一旦定义了结构，就可以定义分析选项，例如pathways, monitors, and a launch field。  使用未激活（inactive）波导  为了确定优化的1x3分离长度，将使用三个inactive segments来定义监视器的路径。非活动元素(Inactive elements)是设置用于监视的路径的有用方法，但不会影响场的传播。 当以这种方式使用时，监视器将测量每个输出波导中的输出功率，就好像多模区域在该点被截断一样。  要创建第一个非活动波导，创建一个新段并将其起始顶点设置为从段2（多模段）的起始顶点偏移（x = -Wmmi / 3，z = 0）。 将结束顶点设置为偏移（0，Lmmi）。最后，将“Index Profile Type”设置为“Inactive”。一次设置三个非活动波导。      

五、创建路径和监视器 

将创建三条路径; 每个非活动段一个。 将创建监视器以测量每个路径中基模的功率。   单击左侧工具栏中的Edit Pathways按钮，然后单击New并选择最左侧的非活动段和输出波导，如图3所示。  接下来，单击“Edit Monitors”按钮，然后单击“New”。 将显示器类型设置为Slab Mode Power，然后单击OK返回通道模式。 接下来，对第二和第三个途径采用相同的步骤。  

六、定义 Launch Field

 发射场应该是输入波导的基模。 虽然在这种情况下launch type的默认值已足够，但必须设置launch position。 这是因为，默认情况下，the launch field将入射到第一个路径中。 在这种情况下，第一路径对应于左输出端口。 要解决此问题，请单击左侧工具栏中的“Edit Launch Field”按钮，并将启动“Pathway”设置为2或将Position X设置为0。    七、执行仿真 单击左侧工具栏中的“Perform Simulation”按钮以打开“BeamPROP仿真参数”对话框。 输入mmi_run的输出前缀，然后单击“OK”开始仿真。

八、确定最佳成像长度

单击黄 {MOD}的“查看图形”按钮，然后检查文件文件mmi_run.pmn。 考虑到低损耗和不平衡方面的最佳成像点是大约Z =1144μm，其中三个功率监视器具有几乎相同的局部最大值。 因此Lin的最佳值是944，因为Lin是200。 将Lmmi的值更改为944并重新运行仿真。 如果所有段都不自动将位置调整到新长度，则在创建器件期间并未正确定义偏移。   有个问题就是只能看到监视器2和3，1的蓝 {MOD}并没有看到。 原因是，1和3的曲线相同，蓝 {MOD}线被红 {MOD}线遮挡，如下便可以看到  进一步探索的领域
基于仿真参数和高级数值方法对该设备进行收敛性研究。 参考文献： beamprop.pdf