نرم افزار Rsoft چیست و چه کاربردهایی دارد؟

معرفی کلی نرم افزار Rsoft

نرم افزار Rsoft به‌عنوان یک ابزار بسیار کاربردی، راه‌حلی مناسب برای طراحی سریع سیستم‌های فوتونیکی به شمار می‌رود. و  یکی از بهترین نرم افزارهای موجود برای طراحی و تحلیل ساختارهای نوری شامل ساختارهای تک لایه، چند لایه و به ویژه ساختارهای مبتنی بر بلورهای فوتونی تک، دو و سه بعدی است.

محققان با  استفاده از نرم افزار Rsoft قادر خواهند بود تا قبل از پیاده سازی عملی ادوات نوری به بررسی رفتار انتشاری در حوزه های زمان و فرکانس پرداخته و اصلاحات لازم را انجام دهند و با تغییرات مطلوب قبل از پیاده سازی ساختاری بهینه را ارائه دهند.

نرم افزار آرسافت علاوه بر کاربردهای صنعتی برای طراحی و پیاده سازی افزاره های نوری به طور گسترده ای مورد توجه محققان در دانشگاه های معتبر دنیا قرار گرفته طوری که هر ساله شبیه سازی عددی بسیاری از مقاله های مجله های معتبر با این نرم افزار انجام می شود طوری که تصور تحلیل و طراحی ساختارهای نوری خصوصا بلورهای فوتونی بدون آن امکان پذیر نیست.

نسخه‌های متعددی از نرم افزار Rsoft در سالهای اخبار روانه بازار شده و امکانات جدیدی در هر نسخه به آن اضافه‌شده است، ازآنجاکه این نرم‌افزار رایگان نیست، دسترسی به نسخه به‌روز آن چندان کار آسان به نظر نمی‌آید.

برای نصب و راه‌اندازی این نرم‌افزار نیازمند رایانه چندان پرقدرتی نیست و برخلاف برخی نرم‌افزارهای بسیار حجیم که تمام پردازنده شما را اشغال می‌کند می‌توان از یک رایانه خانگی نیز برای راه‌اندازی این نرم‌افزار استفاده کرد.

نسخه‌های اولیه نرم‌افزار آرسافت قابلیت به‌کارگیری هم‌زمان چند هسته برای یک شبیه‌سازی منفرد را نداشتند اما این مشکل در نسخه‌های بعدی رفع شد. شبیه‌سازی در این نرم‌افزار چند دقیقه تا چند ساعت زمان می‌برد، البته زمان لازم برای شبیه‌سازی سه‌بعدی به‌مراتب بیشتر است، اما هم چنان در مقایسه با نرم‌افزارهای مشابه ازلحاظ زمان بسیار مقرون‌به‌صرفه است.

ماژول های نرم افزار

نرم افزار Rsoft با استفاده از ماژول های منحصر به فرد خود، محیط نسبتا ساده با کاربری  بسیار ایده آلی برای کاربران فراهم نموده است. طوری که پژوهشگران با استفاده از اسناد راهنما و مثال های متنوع آن به سادگی می توانند به مهارت کافی در این خصوص دست یابند.

ساختار ماژول شکل این نرم افزار باعث شده تا کاربر وابسته به نیاز خود نسبت به یادگیری آن ماژول اقدام نماید و لازم نباشد تا سایر بخش های نامرتبط با موضوع  را یاد بگیرد. از ماژول‌های محاسباتی مختلفی که در این نرم‌افزار وجود دارد می‌توان به BeamPROP, FullWAVE, BandSOLVE, FEMSIM و … اشاره کرد.

• ماژول BandSOLVE:

ماژول محاسبه گر ساختار باند ( BandSOLVE ) یکی از مهمترین ابزارهای نرم افزار Rsoft است که از آن برای تحلیل و محاسبه ساختار باندی بلورهای فوتونیک یک، دو و سه بعدی به صورت میله های دی الکتریک در بستر هوا و حفره های هوا در بستر دی الکتریک استفاده می شود.

این ماژول با استفاده از روش بسط موج تخت PWE تعداد معینی از ساختارهای باندی مدهای TE و TM را راستاهای انتشاری محاسبه می کند و با استفاده از آن باند ممنوعه ( شکاف باند فوتونی ) را رسم می نماید.

در واقع این ماژول به کاربر نشان می دهد در چه محدوده های فرکانسی امکان انتشار منبع نوری درون ساختار وجود دارد و در چه محدوده هایی وجود ندارد و بر این اساس برای ساختارهای میله ای (میله در بستر هوا) با حذف تعدادی از میله های دی الکتریک و یا برای ساختارهای اسلب با پر نمودن حفره های هوا در یک یا چند ردیف، می توان موجبر مورد نظر خود را طراحی نمود.

• ماژول FullWave

ماژول فول ویو FullWAVE یکی از پرکاربردترین ابزارهای نرم افزار آرسافت RSoft است که برای تحلیل و نمایش انتشار میدان های نوری (شدت میدان الکتریکی، مغناطیسی یا توان منبع) در درون ساختارهای معمولی و بلور فوتونی (فوتونیک کریستال) استفاده می شود که این ماژول نرم افزاری حل معادلات ماکسول را به روش عددی تفاضلی محدود حوزه زمان FDTD  انجام می دهد این روش از سرعت و دقت مطلوبی برخوردار است.

با استفاده از این ابزار می توان پاسخ فرکانسی ساختار ساختارهای مختلف را بدست آورد. این ماژول دارای کاربردهای فراوان برای طراحی موجبرها ، اسپلیترها ، فیلترها ، مالتی پلکسر و دی مالتی پلکسرها ، مبدل ها ، بافرها، گیت های منطقی و نظایر آن در ساختارهای معمولی و بلورفوتونی است.

• ماژول FEMSIM

شرکت Synopsys نخست برای بهره مندی از مزایای روش تفاضلی محدود در حوزه زمان FDTD شامل سادگی و سرعت بالای اجرا، ماژول FullWave را معرفی کرد. اما پس از مدتی با پیشرفت پردازنده ها، ارائه ابزاری برای تحلیل میدان نوری درون ساختار با دقت بالا اهمیت پیدا کرد. برای همین منظور این شرکت ماژول FEMSIM را ارائه داد.

همانطور که از نامش مشخص است این ماژول با استفاده از روش اجزا محدود FEM ساختار را مش بندی نموده سپس معادلات ماکسول را بر روی هر یک از مش ها حل می کند. در واقع این شرکت با ارائه ماژول های FullWAVE و FEMSIM، مزایای نرم افزار لومریکال و کامسول را به طور همزمان برای کاربران نرم افزار Rsoft فراهم نموده است.

ماژول FEMSIM دارای کاربردهای فراوانی شامل محاسبه و ترسیم مد پایه میدان، ضریب شکست موثر، پاشندگی و تلفات در هر طول موج درون ساختار طراحی شده است.

• ماژول BeamPROP

ماژول BeamPROP یکی از ابزارهای نرم افزار Rsoft مبتنی بر روش تفاضلی محدود پیشرفته انتشار پرتو BPM  است. کاربران پس از طراحی ساختارهای دو و سه بعدی به صورت تک یا چند لایه در محیط Cad نرم افزار و اختصاص مواد مورد نظر به هر لایه تعریف شده، با استفاده از این ابزار، رفتار انتشاری نور درون ساختار، مدهای محاسبه شده، همچنین پارامترهای کلیدی شامل ضریب شکست موثر، پاشندگی را به ترتیب مشاهده و محاسبه می نمایند.

از این ابزار در طراحی موجبرها، فیبرهای معمولی و بلور فوتونی همچنین طراحی تداخل سنج ها و ادوات سیستم های مخابرات نوری و مدارهای مجتمع نوری استفاده می شود. این ابزار به سادگی با سایر نرم افزارها مشابه Zemax ، SPICE ، PICSES و نظایر آن ارتباط برقرار می کند.

برای دریافت مشاوره در زمینه کار با نرم افزار آرسافت برای انجام پایان نامه می توانید وارد صفحه انجام پایان نامه ارشد  برق سایت استاد راهنما شوید.