日前，德國知名光子學仿真軟件公司VPIphotonics正式發布了光子學設計軟件：VPItransmissionMaker與VPIcomponentMaker系列11.1版本。

較新版本一如既往地提保持了通用可用性、設計流程和數據分析能力，為帶偏振復用的QAM概率整形，數字信號處理，PAM4信號，瞬態SPICE模擬，集成光調制器，多模光纖和耦合器等應用提供了仿真和設計流程方面的優化。此外，新版本也增加了新的仿真示例并更新了現有仿真示例，總的示例已經超過880個。

自從1998年VPI推出系列光子學仿真設計軟件以來，VPIphotonics公司22年來專注于光通信系統和器件設計仿真方向，緊跟業內新技術發展趨勢，為業內廣大公司和研究單位客戶持續提供較新軟件仿真解決方案。

圖1 // 版本11.1的光子設計環境（PDE）

新版本主要特性：

● 新增高階調制的標準全局參數，用于指定符號率，模擬符號數和每個符號的比特數。

● 新增雙偏振（DP）發射機模塊，用于概率整形的m進制正交幅度調制（PS-mQAM）信號

● 新增PS-mQAM的CPR示例。新示例展示了優化的數字信號處理（DSP）算法在DP（PS-）mQAM信號的載波相位恢復（CPR）中的應用

● 新增用于多輸入多輸出（TDE-MIMO）的時域均衡器的增強DSP算法，以確保與外部功率歸一化兼容并支持二進制相移鍵控（BPSK）調制格式。

● 新增Bit-2-Symbol 示例 –新示例展示了如何顯示和存儲（圖像和代碼文件）復雜調制光通道的bit-to-symbol映射

● 新增PAM4 Metrics儀器模塊，用于計算四進制脈沖幅度調制（PAM4）信號的關鍵指標。

● 新增用于微環調制器（MRM）的系統級模型及應用示例。新模型包含電氣特性和光學特性，可仿真耗盡型移相器的硅基MRM或用戶自定義的MRM。

● 新增瞬態SPICE仿真支持，可對電器件（例如，激光器驅動和跨阻放大器）和光電組件的等效電路（例如，寄生電路和結模型（junction models））進行詳細建模。

● 更新了虛擬儀表模塊，可自動表征半導體激光器，光調制器，光放大器和多模VCSEL。

● 新增PhotonicsTLM控制宏命令，新增宏命令可在一個仿真工程文件中使用多個PhotonicsTLM模塊或基于TLM的星系時大大簡化仿真設置。

● 新增Block-2-Samples轉換功能，可通過更改BlockToSample和SampleToBlock模塊的單個控制參數，輕松創建可在模塊模式和樣品模式之間切換的仿真工程文件。

● 增強多模耦合器模型，支持具有通過自由空間傳播分離的多個光學元件（例如透鏡，光圈，空間光調制器）的成像系統。也可以使用僅由放大率值描述的基本黑匣子成像系統模型。新的示例展示了如何使用空間光調制器和透鏡將高斯光束耦合到少模光纖的特定模式中。

● 新增符合IEC 60793-1-42標準，用于測量多模光纖的色散和色散斜率的測試臺。

● 新增用于將Null Source和Ground添加到開放模塊端口的新宏命令，簡化設計流程。

● 開發使用VPIphotonics Python模塊的源代碼時，集成開發環境（例如PyCharm，Visual Studio）中現在可以提供智能代碼完成和上下文幫助。

設計示例–空間光調制器的模式選擇性激發

此示例說明了如何使用多模光束/光纖耦合器模塊模擬模式選擇性激發。輸入的高斯光束通過包含相位空間光調制器（SLM）和透鏡的自由空間通道傳輸。

SLM相位掩模代表LP模式的相位模式，應在光纖中將其激發。多模耦合器模塊計算與光纖模式的耦合系數，以及耦合后觀察到的光纖端面上的輸入和傳輸光束強度分布以及強度分布。階躍折射率光纖的纖芯直徑為15 um，并支持10種模式。

在底部，我們看到如何使用相位SLM和透鏡將輸入的高斯光束轉換為類似LP31的場模式，然后耦合到少模光纖的LP31模式。

圖2 // 使用多模光束-光纖耦合器模塊進行選擇性模式激勵的設置和結果