光学芯片CAD交互式软件的设计与实现

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随着光电子信息技术的飞速发展，人们对大容量、超高速和低耗能的光电子信息处理技术需求日益强烈，各种功能多样、结构繁杂的光学波导器件应运而生。但是各个光学波导的尺寸大小以及折射率的分布，对光波在其中的传输过程有十分重要的影响，其复杂性给光学器件的设计和生产带来较大困难。集成光学CAD技术正是为了解决这个问题应运而生。它借助于CAD技术，通过对光学器件分析和模拟设计，进而研制出高性能、高精度的光学器件，对光学器件的仿真和设计以及分析光在光学器件和系统中的传输过程等方面均有重要应用价值。
　　本文针对光学芯片CAD仿真软件的商业化开发，在借鉴国内外相关研究文献的基础上，采用面向对象程序设计技术，完成了CAD图形交互式编辑、仿真结果图形输出等多个核心模块的设计和编码实现。该CAD软件采用了先进的有限差分光束传播法(Finite Difference-BPM，FD-BPM)仿真算法，为光学芯片设计技术提供了一套具有实用价值的解决方案和软件工具。
　　论文从整个光学芯片CAD交互式系统的总体架构着手，阐明整个系统的设计思路、设计原则以及要实现的最终目标，进而重点分析系统的功能需求，并根据功能进行模块划分，利用面向对象程序设计技术，对图形编辑以及仿真结果图形显示子模块进行需求分析及详细设计，建立子模块的框架、功能模型图、类图、流程图以及接口设计。在图元类的设计上，利用了继承、多态、封装技术，采用分层布局设计，便于增减图元类，提高系统的可扩充性；在波导图元的绘制以及属性编辑的上，采用了鼠标操作与参数输入相结合的方法，操作简洁、灵活；在仿真结果显示上，采用了动态的图形显示技术，及时刷新显示效果，不同显示方式通过菜单选择切换，仿真结果直观明了，操作方便；在系统子模块的设计上，按照高内聚、低耦合的原则进行设计，相互之间仅以独立接口进行模块连接，不仅易于后期对系统的功能扩充，各个子系统也可以被移植入同类软件中使用，系统及各子模块更易于维护。软件最后通过仿真实例测试，与国际上知名的主流集成光学仿真软件BeamPro相比，其数据误差小于0.1[％]，仿真精度满足实际应用要求。
　　光学芯片CAD软件系统是集光学仿真、计算机图形学及面向对象程序设计等多种技术于一体的一项前沿技术。本文针对光学芯片CAD交互式软件系统开发，采用这些技术和方法实现了CAD图形交互式编辑、仿真结果图形输出等多个核心模块的设计及编码实现，对今后国内光学芯片CAD软件的自主研发具有一定的参考价值。

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作者
王建平;
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作者单位

杭州电子科技大学;

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授予单位杭州电子科技大学;
学科计算机应用技术
授予学位硕士
导师姓名孙玲玲;
年度 2009
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类集成光学器件;
关键词
光学芯片; 集成光学CAD技术; 交互式软件; 面向对象程序设计; 图形交互式编辑;

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