🎯 Objetivos de aprendizaje

Configurar una guía de onda de lámina 1D en OghmaNano y calcular modos TE/TM.
Interpretar perfiles modales fundamentales y de orden superior a través de la longitud de onda.
Configurar la resolución de modos 2D: selección de ejes, densidad de malla, muestreo en longitud de onda.
Usar ajustes de búsqueda de autovalores (índices X/Y) para localizar modos específicos.
Reconocer discontinuidades en interfaces en TM y fuga/antiguiado a λ largas.

📦 Requisitos previos

OghmaNano instalado y funcionando.
Familiaridad básica con el índice de refracción y los modos guiados.

⏱ Tiempo estimado

Parte A (1D TE/TM): 10–15 min
Parte B (modos 2D): 10–15 min
Parte C (modos complejos 2D): 10–15 min

Solucionador de modos de guía de onda de lámina

En este tutorial calculamos los modos ópticos soportados por una guía de onda cilíndrica, como una fibra óptica. A diferencia de los tutoriales de lámina, este ejemplo utiliza objetos libres en lugar de estructuras en capas definidas en el editor de epitaxia. Sustituyendo los objetos de ejemplo por elementos de la biblioteca de formas, puede investigar los modos soportados por prácticamente cualquier geometría. Tenga en cuenta que este solucionador es bidimensional: toma una sección transversal del objeto 3D y calcula los modos guiados en ese plano.

Paso 2: Crear una nueva simulación

Haga clic en New simulation. Esto abre la biblioteca de categorías de dispositivos disponibles, mostrada en ??. Haga doble clic en el icono Mode solver para abrir la carpeta de ejemplos de óptica. Verá una lista de simulaciones predefinidas, incluidas 1D slab waveguides (TE/TM), 2D box guides, 2D slab guides y una plantilla 2D fiber optic, como se muestra en ??. Para este tutorial, seleccione 2D Fiber optic (TE). Cuando se le solicite, guarde la nueva simulación en una carpeta sobre la que tenga permisos de escritura.

💡 Consejo: Para obtener el mejor rendimiento, guarde en una unidad local como C:\. Las simulaciones almacenadas en carpetas de red, USB o en la nube (p. ej. OneDrive) pueden ejecutarse lentamente debido a lecturas/escrituras intensivas.

Ventana New simulation de OghmaNano con categorías incluyendo células solares orgánicas, OFET, filtro óptico, láseres y Mode solver resaltado — La ventana *New simulation* que muestra la biblioteca de categorías de dispositivos y proyectos de ejemplo. Aquí la carpeta **Mode solver** está resaltada — haga doble clic para abrir simulaciones de ejemplo para óptica guiada.

Lista de ejemplos de Mode solver de OghmaNano mostrando opciones como guía de onda de lámina 1D (TE/TM), guía de onda de caja 2D, fibra óptica 2D y guía de onda de lámina 2D — Dentro de la categoría **Mode solver**, puede elegir entre varias plantillas. Estas incluyen guías de lámina 1D (TE o TM), guías de caja 2D, guías de lámina 2D y un ejemplo de **fibra óptica 2D**. Seleccionar la plantilla de fibra óptica crea una simulación de guía de onda cilíndrica lista para su análisis.

Paso 2: Crear una nueva simulación

Vista 3D de OghmaNano que muestra la geometría de una fibra óptica con un objeto de núcleo interno dentro de un objeto de revestimiento externo. El menú contextual del núcleo interno está abierto. — Vista de la geometría de una fibra óptica definida por dos objetos anidados: un núcleo interno y un revestimiento externo. Aunque se muestran como esferas, el solucionador funciona en 2D, por lo que esto representa una sección transversal de una fibra. Al hacer clic con el botón derecho sobre el objeto del núcleo interno aparece el menú **Edit**.

Ventana del editor de objetos de OghmaNano que muestra opciones para configurar el objeto seleccionado, incluyendo material, forma, posición y orientación. — La ventana **Object Editor** para el núcleo seleccionado. Aquí puede establecer el material óptico (p. ej. desde la base de datos de materiales), ajustar la forma del objeto y configurar su tamaño, posición y orientación. Los objetos también pueden arrastrarse interactivamente dentro de la vista 3D.

Cuando se abra la ventana principal de simulación, verá una vista de geometría similar a ??. En este ejemplo, se han colocado dos objetos de forma libre de la biblioteca de formas uno dentro del otro para formar la sección transversal de la fibra. Puede recolocar objetos arrastrándolos en la ventana principal con el botón izquierdo del ratón.

Si hace clic con el botón derecho sobre el objeto interior, aparece un menú contextual (??). Al seleccionar Edit se abre el Object editor (??), donde puede modificar propiedades como el material, el índice de refracción, las dimensiones, la orientación y la posición. Este editor le permite ajustar con precisión la geometría antes de ejecutar el solucionador de modos.

Paso 3: Ejecutar la simulación

Haga clic en el botón Run simulation (icono azul de reproducción) para iniciar el cálculo. En comparación con el ejemplo de lámina 1D, este paso tardará más porque pueden existir múltiples modos 2D, y cada uno requiere cómputo adicional.

Una vez completada la ejecución, vaya a la pestaña Output de la ventana principal (??). Aparecerá un nuevo directorio snapshots que contiene los datos de campo calculados. Haga doble clic para abrirlo y, a continuación, use el botón Add (+) para cargar E.csv en la lista de gráficos. Con el control deslizante, puede recorrer los distintos modos ópticos que el solucionador ha encontrado. La Snapshots window (??) muestra la distribución del campo eléctrico para cada modo. En este ejemplo de fibra, los perfiles modales son ligeramente asimétricos porque el núcleo no está perfectamente centrado dentro del revestimiento. Pruebe a ajustar la posición, el índice de refracción o el radio del núcleo para explorar cómo estos cambios afectan a los modos soportados.

Pestaña Output de OghmaNano mostrando el directorio snapshots después de ejecutar la simulación de fibra. — La **Output tab** después de hacer clic en el botón **Run**. Se genera el directorio **snapshots**, que contiene los datos de campo calculados.

Ventana de instantáneas de OghmaNano mostrando el perfil de campo modal 2D de la fibra con un núcleo descentrado. — La **Snapshots window** después de seleccionar *E.dat* con el botón **Add**, mostrando el perfil de campo modal 2D de la fibra. Los modos no son perfectamente simétricos porque el núcleo interno está ligeramente desplazado del centro del revestimiento externo. Puede experimentar ajustando la posición del núcleo, el índice de refracción o el tamaño para ver cómo cambian los perfiles modales.

Ventana principal de OghmaNano mostrando la cinta Optical con el botón Mode Calculator resaltado. — La **Optical ribbon** de *OghmaNano*, con el botón **Mode Calculator** resaltado. Al hacer clic en este botón se abre la ventana de configuración del solucionador de modos.

Ventana del editor Mode Calculator de OghmaNano con el menú desplegable de selección TE/TM resaltado. — La ventana del **Mode Calculator editor**, donde puede configurar los parámetros del solucionador. El menú desplegable resaltado permite seleccionar entre modos *Transverse Electric (TE)* y *Transverse Magnetic (TM)*.

Paso 4: Configurar el solucionador de modos

Antes de ejecutar el cálculo, puede ajustar con precisión la malla óptica y la configuración del solucionador. La Optical ribbon proporciona acceso al Optical mesh editor (??), donde define la resolución de la cuadrícula en las direcciones X e Y. Una malla suficientemente fina es esencial para capturar variaciones bruscas del campo, especialmente cerca de contrastes de alto índice o estructuras pequeñas.

Al hacer clic en el botón Mode Calculator se abre la ventana de configuración del solucionador (??). Aquí puede establecer el número máximo de iteraciones, la tolerancia numérica y el número de autovalores a buscar en las direcciones X e Y. El selector TE/TM le permite cambiar entre cálculos Transverse Electric y Transverse Magnetic, lo que resulta útil para comparar cómo la polarización afecta a los modos guiados.