切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 690阅读
    • 0回复

    [技术]OptiFDTD应用:光栅衍射的远场分布 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    6379
    光币
    26040
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-09-04
    光栅布局在大多数情况下是周期性结构。OptiFDTD中有两种实现周期性布局的方法:PBG编辑器和VB脚本。本课将重点介绍以下功能: fLm*1S|%\  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 %\Mo-Ow!\  
    •光栅布局模拟和后处理分析 qH6>!=00  
    布局layout _1L![-ac  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 c#tjp(-  
    图1.二维光栅布局
    f[^Aw(o  
    B|AV$N*  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 W#C*5@8  
    ;x1 PS  
    步骤: h_IDO%  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 4^OY C  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 M b1s F  
    Wafer Dimensions: 2q4<t:!  
    Length (mm): 8.5 &7wd?)s  
    Width (mm): 3.0 4J([6<  
    c+nq] xOs'  
    2D wafer properties: t=O8f5Pf{  
    Wafer refractive index: Air hJ#xB6  
    3 点击 Profiles 与 Materials. 2WVka  
    gH7|=W  
    在“Materials”中加入以下材料 nl,uuc*;  
    Name: N=1.5 fG(SNNl+D  
    Refractive index (Re:): 1.5 ]Y8<`;8/  
    aC.~&MxFC  
    Name: N=3.14  *m,k(/>  
    Refractive index (Re:): 3.14 [ $n_6  
    '9j="R;  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: qXe8Kto  
    Name: ChannelPro_n=3.14 sC b=5uI  
    2D profile definition, Material: n=3.14 s^uS1  
    25[I=ZdS  
    Name: ChannelPro_n=1.5 sAD}#Zw$  
    2D profile definition, Material: n=1.5 vv+z'(l  
    &_|#.  
    6.画出以下波导结构: Fv<F}h?6  
    a. Linear waveguide 1 ;Q*or2"!  
    Label: linear1 #c?j\Y9nz  
    Start Horizontal offset: 0.0 :GP]P^M;G@  
    Start vertical offset: -0.75 D"?fn<2  
    End Horizontal offset: 8.5 4X |(5q?  
    End vertical offset: -0.75 z]?N+NHOA  
    Channel Thickness Tapering: Use Default y6, /:qm  
    Width: 1.5 1@1U/ss1  
    Depth: 0.0 MgrLSKLT  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 d]6#m'U  
    aV|hCN~  
    b. Linear waveguide 2 gPsi  
    Label: linear2 &wCg\j_c  
    Start Horizontal offset: 0.5 |O9 O )o  
    Start vertical offset: 0.05 j<@lX^  
    End Horizontal offset: 1.0 E:}r5S) 4  
    End vertical offset: 0.05 EYEnN  
    Channel Thickness Tapering: Use Default ~W+kiTsD?  
    Width: 0.1 /%TI??PGu  
    Depth: 0.0 FZ,#0ZYJGP  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 W=vP]x >J  
    ;he"ph=>  
    7.加入水平平面波: QpA/SmJ  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: 0rDh}<upjk  
    Input field Transverse: Rectangular \BZhf?9U  
    X Position: 0.5 $#S&QHyEe  
    Direction: Negative Direction Sf7\;^  
    Label: InputPlane1 ,>-< (Qi  
    2D Transverse: Dq5j1m.  
    Center Position: 4.5 )~] (&  
    Half width: 5.0 .=;3d~.]  
    Titlitng Angle: 45 f@DYN!Z_m  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 8b-Q F  
    图2.波导结构(未设置周期)
    N<|Nwq:NN  
    ,5, !es@`b  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 S` ;?z  
    将Linear2代码段修改如下: Hx*;jpy(2  
    Dim Linear2 87P>IO  
    for m=1 to 8 f[a}aZ9)  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) CcFn.omA  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 \LppYXz  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" QQ~-  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" C/kW0V7  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" v` 7RCg`  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" [uq$5u  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" uv(Sdiir8  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True f Tl<p&b  
    zN@} #Hk  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 >JCM.I0_|  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    O#k6' LN?  
    ~ZhraSI) G  
    设置仿真参数 /8g^T")  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 x`mN U  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: lBTmx(_}}r  
    TE simulation 7MHKeLq  
    Mesh Delta X: 0.015 {(wHPzq  
    Mesh Delta Z: 0.015 "4H +!r}  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps RUT,Y4 b  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 !l 1fIc  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 5nO% Ke=  
            其它参数保持默认 M:3h e  
    运行仿真 xJZ>uTN  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 wl$h4 {L7  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 ?)X,0P'  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 3G~@H>j  
    u r@Z|5  
    远场分析衍射 ;b(p=\i  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” oifv+oY  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 :^x?2% ~K.  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 ~-m"   
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) ^__Dd)(  
    图4.远场计算对话框
    #w-xBM @  
    ";Rtiiu  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: 9Fm"ei  
    Wavelength: 0.63 S.q].a  
    Refractive index: 1.5+0i dW~*e2nq  
    Angle Initial: -90.0 ux3<l+jv^  
    Angle Final: 90.0 88h3|'*  
    Number of Steps: 721 FE! lok  
    Distance: 100, 000*wavelength zs*L~_K  
    Intensity yH*6@P4:0=  
    q]N:Tpm9  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 C[Dav&=^F  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 x,S P'fcP  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
    分享到