Q&A（关于CODE V 和 Photonics Systems）

小马过河 光电论坛网友 6328@163.com 为了帮助我的不屑于学习西域文字的同学，我翻译了一小段Code V的关于光通信器件设计的文档。这一翻译仅出于学习和研究目的，英文版的著作权和中文版的译权均归属ORA公司。您可以在网络上转载这段译文，但必须完整转载（包含本段文字）。
我不是做光通信器件的（而是光学设计），因此翻译不当之处并非表明原文如此。如果您能通过电邮指出不当之处，感激不尽！
如果您认为这段译文侵犯了您的权利，也请通过电邮指出。谢谢！

QA（关于CODE V 和 Photonics Systems）

Photonics Systems是什么意思？
在本手册中，Photonics Systems也就是光通信系统。它包含一系列的光学器件，这些器件通常会和光纤相连接，如connectors， multiplexors， isolators，couplers， 和filters（狐狸，这些词的准确中文是什么？）。

CODE V的哪些功能适于光通信系统？
CODE V最初被设计成用于成像系统的设计和分析的工具。典型的应用领域是显微镜，相机，激光扫描仪和科学仪器。许多光通信系统中的器件在原理上和传统的成像系统是很相似的。对光器件级的设计工作而言，Code V是一件强力工具。但对于整个系统、网络而言，这一点并不适用。

对这类设计工作而言，Code V的强项在哪里？
Code V可仿真的系统非常广泛。同时，它提供了用于优化和分析的强力工具，更有功能全面的宏语言供拓展功能。
Code V可以处理拥有多种表面类型，多样材料（含渐变折射率材料），常见衍射光栅，多波段系统，偏振特性（含双折射），多层膜系，甚至是用户自定义特性的系统。Code V提供的分析功能有衍射光束传输（BPR算法），可含偏振效应的基于衍射的评价（例如点扩散函数，包围能量法），和众多基于几何光学的计算。
Code V提供用于计算基于衍射的耦合效率的功能（也叫insertion loss插入损耗）。这一计算是基于标准的衍射点扩散函数，这一算法可考虑偏振和膜系的效应。在Code V中，也可以在更严格的光束传播分析功能（BPR）得到的数据基础上，计算耦合效率，但是，在这种情况下，无法考虑偏振和膜系的效应。

在Code V中如何模拟光纤？
在大多数情况下，光纤不在Code V中模拟，而且也没有必要，因为Code V多用于设计在光纤前或光纤后的器件。因此，你有必要定义光束（从光纤中出来，并被你所模拟的器件处理）的属性。对于特定的分析，如耦合效率，你也有必要定义光纤的输入特性。Code V提供了这些功能。
Code V中也有一个功能叫做非序列性（non-sequential）表面模拟，它可用于模拟直段的特定种类光纤。在某些应用中这一功能很有用处，但通常不用于设计光通信器件。

Code V可以模拟集成光学或波导类型的系统吗？
不可以。Code V用于模拟离散器件（还有连续器件吗？狐狸，解释一下），这些器件通常由透镜、棱镜、反射镜、滤波器、光栅、渐变折射率棒和偏振器件组成。集成光学是其它的软件包的领域，尽管在CODE V中，可以采用集成光学器件的输出（描述成振幅和相位的分布），并将其作为BPR计算的输入。这是一项特殊的功能，有可能需要编写宏程序。

膜系设计是怎么回事？
Code V中的膜系设计和分析模块可以用于定义，甚至优化多层膜系。虽然这一功能强大，但仍然比不上那些专用于膜系设计的软件，因为，Code V是主要用于光学系统的设计，而不是膜系设计。一旦膜系被定义和被存储至一个文件，它就可以被附至任一表面。这样即可影响通过这一表面的光线的偏振状态和透过率。在某些衍射分析，如点扩散函数和insertion loss中，偏振可能有重要影响。

Code V中的那些分析可应用于光通信系统？
在器件设计初期阶段，Code V可以完成几何光学的计算如简单的光线追迹，点列图和包围能量法分析。为了评价系统性能，Code V采用衍射点扩散函数（PSF）分析，更常见的是采用由PSF推导出的耦合效率（CEF）分析。Code V的宏程序允许你研究CEF vs. 波长，这一点对于WDM系统很重要。你也可以使用BPR功能来检查系统中任何位置的光束的强度和相位分布。BPR是一项很强的功能，但是必须关注取样，以保证得到尽可能精确的结果。Code V中也为光通信系统提供了公差分析。

什么是公差分析，为什么它很重要？
公差分析指的是存在指定范围内的制造误差时，研究系统的性能；制造误差的范围也就是公差。在考虑系统的构造存在误差的情况下模拟系统的性能，对评价一个系统实用与否，是至关重要的。Code V提供了很多公差分析的手段，其中包括耦合效率，用户自定义的质量，甚至是用户自定义的公差参数的公差分析。组装时的调整（补偿环）也可以模拟。
公差的敏感度是影响任何光学器件制造成本的主要因素。随着光通信器件的越来越复杂，处理的通道越来越紧密（handle more closely spaced channels），完成公差分析的功能更重要了。

在优化光通信系统上，Code V可以做些什么？
Code V拥有一个名为AUTO（用于自动设计）的强力优化引擎。这一功能系统的改变光学系统的参数，以减小和像质相关的评价函数值。在设计的初始阶段，通常使用的是缺省的评价函数（点列图或者RMS波面误差），也可以使用用户自定义的评价函数，single mode-profile命令可以添加至AUTO的输入，用以定义一个耦合效率的评价函数。Code V精确处理边界条件（例如constraints）的能力在这一行业中是无与伦比的。End