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    [技术]OptiFDTD应用:光栅衍射的远场分布 [复制链接]

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    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: ;}jbdS3  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 X8n/XG~_  
    •光栅布局模拟和后处理分析 Hs -.83V  
    布局layout !2U7gVt"*  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 @3TkD_B&  
    图1.二维光栅布局
    jI2gi1 ,a  
    Z6([/n  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 c$<O0dI  
    P9mxY*K)%5  
    步骤: V -4*nV  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 _.*4Y  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 xgqv2s>L  
    Wafer Dimensions: Fif^V  
    Length (mm): 8.5 ~eOj:H  
    Width (mm): 3.0 E(3+o\w  
    imCl{vt(kj  
    2D wafer properties: fy=C!N&/  
    Wafer refractive index: Air |U$de2LF  
    3 点击 Profiles 与 Materials. IL2Gsj)M  
    0H&U=9'YT  
    在“Materials”中加入以下材料 |od4kt  
    Name: N=1.5 Ed0>R<jR9  
    Refractive index (Re:): 1.5 K!D!b'|bb  
    pM'IQ3N  
    Name: N=3.14 #[0\=B -  
    Refractive index (Re:): 3.14 7}tZ?vD  
    ZR-s{2sl  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: {F6dSF`  
    Name: ChannelPro_n=3.14 U>_\  
    2D profile definition, Material: n=3.14 +b,31  
    e]*=sp!T  
    Name: ChannelPro_n=1.5 6:@t=C  
    2D profile definition, Material: n=1.5 90h1e7ZcC  
    ['4\O43yv  
    6.画出以下波导结构: fzFvfMAU  
    a. Linear waveguide 1 5ih"Nds[H  
    Label: linear1 rq(~/Yc  
    Start Horizontal offset: 0.0 4>"cc@8&~  
    Start vertical offset: -0.75 @U /3iDB\  
    End Horizontal offset: 8.5 Bpm5dT;  
    End vertical offset: -0.75 F2PLy q  
    Channel Thickness Tapering: Use Default 7=p-A _X  
    Width: 1.5 Y9@dZw%2  
    Depth: 0.0 X!#i@V  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 .xLF}{u  
    `k}l$ih`X  
    b. Linear waveguide 2 S-LZ(o{ZL  
    Label: linear2 ,JQxs7@2k  
    Start Horizontal offset: 0.5 'Elj"Iiu  
    Start vertical offset: 0.05 h\u0{!@}  
    End Horizontal offset: 1.0 ,y8I)+  
    End vertical offset: 0.05 Z?~d']XD  
    Channel Thickness Tapering: Use Default +>!B(j\gx  
    Width: 0.1 \Ul.K!b7  
    Depth: 0.0 fr'huvc  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 csdOIF  
    wSJ]3gJM`  
    7.加入水平平面波: zOao&  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: InPy:}  
    Input field Transverse: Rectangular CEX}`I*-  
    X Position: 0.5 t;LX48 TQ  
    Direction: Negative Direction s7.p$r  
    Label: InputPlane1 {n'qKur xY  
    2D Transverse: "Ql}Y1  
    Center Position: 4.5 "'F;lzq  
    Half width: 5.0 iO9nvM<  
    Titlitng Angle: 45 ( *9Ip  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 FV^4   
    图2.波导结构(未设置周期)
    =~\]3g  
    W) 33;E/}  
    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。 sMz^!RX@  
    将Linear2代码段修改如下: }#ep}h  
    Dim Linear2 :PFx&  
    for m=1 to 8 $/, BJ/9  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) h5&/hBN  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 "^9[OgE:  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" y7M:b Uh  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" EREolCASb  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" 9RCO|J  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" l- 1]w$ y  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" X/E7o92\  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True (@KoqwVWc  
    %_b^!FR  
    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。 $>'")7z  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    lJ:M^.Em0  
    XdGpW  
    设置仿真参数 XDpfpJ,z"}  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 ${eY9-r_%  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: %ezb^O_6v  
    TE simulation 4-7kS85  
    Mesh Delta X: 0.015 +9CEC1-l  
    Mesh Delta Z: 0.015 B]^>GH  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps 4?>18%7&  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 XOysgX0g  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 * MSBjH|  
            其它参数保持默认 9^ >M>f"  
    运行仿真 ]g;^w?9h  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 )|w*/JK\Z  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 lX98"}  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 Lh8bQH  
    >H0) ph  
    远场分析衍射 eeW' [  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” <`R|a *  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 JcTp(fnW.~  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 F . K2  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) dSOlD/c  
    图4.远场计算对话框
    QP6z?j.  
    24T@N~\g  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: 4meidKw]  
    Wavelength: 0.63 w=f0*$ue+w  
    Refractive index: 1.5+0i o {=qC:b  
    Angle Initial: -90.0 O^.%C`*  
    Angle Final: 90.0 "El^38Ho  
    Number of Steps: 721 UGhW0X3k  
    Distance: 100, 000*wavelength 'oz hz2s  
    Intensity b!i`o%Vb  
    Qs|OG  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 )\{'fF  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 -"W)|oC_  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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