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:
!M~p __ •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。
NEQcEUd? •光栅布局
模拟和后处理分析
nbYkr*: "t 布局layout
U5mec167
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
~Z5?\a2Ld 图1.二维光栅布局
T6f{'.w
uh`@ qmu) 用VB脚本定义一个2D光栅布局
u!2.[CV n5_r
3{ 步骤:
JH!qGV1 1 通过在
文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。
o a,Ju 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 R<mLG $ Wafer Dimensions:
]>@;
2%YvY Length (mm): 8.5
d"78w-S Width (mm): 3.0
h
Ia{s) 8eP2B281 2D wafer properties:
r
@~T}<I Wafer refractive index: Air
6wzF6]@O 3 点击 Profiles 与 Materials.
O?@1</r^ {Ny\9r 在“Materials”中加入以下
材料:
!D%*s,t\' Name: N=1.5
~c!zTe Refractive index (Re:): 1.5
bxP> kP%W:4l0 Name: N=3.14
Kq`Luf Refractive index (Re:): 3.14
7|6tH@4Ub uqZLlP# 4.在“Profile”中定义以下轮廓:
*MkhRLw\, Name: ChannelPro_n=3.14
t Zj6=# 2D profile definition, Material: n=3.14
|aN0|O2 !mL,Ue3/ Name: ChannelPro_n=1.5
eEJ8j_G 2D profile definition, Material: n=1.5
u0$7k9mE [p@NzS/ 6.画出以下波导结构:
S$]:3 a. Linear waveguide 1
y{ 90A Label: linear1
'xb|5_D Start Horizontal offset: 0.0
lf|e8kU\f Start vertical offset: -0.75
,?B.+4CW\E End Horizontal offset: 8.5
lGPC)Hu{` End vertical offset: -0.75
U=XaI%ZM) Channel Thickness Tapering: Use Default
#`a-b<uz Width: 1.5
Hi|2z5=V Depth: 0.0
u7j-uVG Profile: ChannelPro_n=1.5
z$G?J+?J 5HG 7M&_ b. Linear waveguide 2
qx{.`AaZW Label: linear2
T-&CAD3 ,O Start Horizontal offset: 0.5
0P/A Start vertical offset: 0.05
B\|>i~u( End Horizontal offset: 1.0
|[K7oa~# End vertical offset: 0.05
`P/* x[? Channel Thickness Tapering: Use Default
QY+#Vp<` Width: 0.1
g8XGZW! Depth: 0.0
}U'5j/EFZ Profile: ChannelPro_n=3.14
-f9M*7O<gf O%o#CBf0 7.加入水平平面波:
(%#d._j>fZ Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
-|[_j$g Input field Transverse: Rectangular
Z55,S=i X Position: 0.5
Z(K [oUJx Direction: Negative Direction
@hzQk~Gdi Label: InputPlane1
Ynz^M{9)K 2D Transverse:
CI{]o&Tf Center Position: 4.5
bwVv#Z\r Half width: 5.0
sQJM 4'8f Titlitng Angle: 45
ZX'{o9+w5 Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
#-'}r}1ZT 图2.波导结构(未设置周期)
MP}H
5 sxThz7#i) 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。
.yTk/x? 将Linear2代码段修改如下:
Od&M^;BQ Dim Linear2
mApn(& for m=1 to 8
2zFdKs, Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
]nX.zE|F Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
R8'yQ#FVy Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
k 5 "3* Linear2.SetAttr "Depth", "0"
3]N}k|lb% Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
h*MR5qa Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
(X>y)V Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
OM4s.BLY Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
{6%uNT>| yFpHRfF} 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。
m/eGnv;! 图3.光栅布局通过VB脚本生成
J~_p2TZJ\3 |Y'$+[TE 设置仿真参数
{t=Nnc15K 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框
Z$ftG7;P0 2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数:
M%B[>pONb7 TE simulation
*0c
}`| Mesh Delta X: 0.015
I.8|kscM Mesh Delta Z: 0.015
"L8V!M_e Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
Q|ik\ 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
Tb y+Pd; Number of Anisotropic PML layers: 15
Ra{B8)Q 其它参数保持默认
0H>Fyl2_ 运行仿真
mKsj7 • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真
_O!D*=I • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应
Q ,;x;QR4 • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。
N!h>fE` o[v`Am?v 远场分析
衍射波
y:42H tS 1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
QIV<!SO 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
D~?kvyJ 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
J:(Shd'4D
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)
8m1zL[.8g 图4.远场计算对话框
M`>W'< |wLQ)y* 5. 在远场对话框,设置以下参数:
LqUvEq Wavelength: 0.63
}oN(nPxv9 Refractive index: 1.5+0i
J.nVEqLZ Angle Initial: -90.0
/GXO2zO Angle Final: 90.0
BphF+'CM Number of Steps: 721
=TP>Y" Distance: 100, 000*wavelength
(Dl"s`UH~ Intensity
W@ Z=1y }cPV_^{ 6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。
>bZ# 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
#KK(Z\; 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式