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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: +EETo):  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 \(o"/*  
    •光栅布局模拟和后处理分析 BrV{X&>[i  
    布局layout )BP*|URc  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 m~=~DMj  
    图1.二维光栅布局
    ^Co-!jM  
    *ukyQZ9  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 ks '>?Dw  
    ud1M-lY\U  
    步骤: P15 H[<:Fz  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 w:~*wv  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 zZ5:)YiW-  
    Wafer Dimensions: WyL+HB}  
    Length (mm): 8.5 [|}IS@  
    Width (mm): 3.0 \;LDE`Q_x  
    P]_d;\ !"v  
    2D wafer properties: ZCiCZ)oc  
    Wafer refractive index: Air :=*de Z<  
    3 点击 Profiles 与 Materials. kB\{1;  
    /ZLY@&M  
    在“Materials”中加入以下材料 e[S`Dm"i)'  
    Name: N=1.5 p?@ %/!S  
    Refractive index (Re:): 1.5 'rQ"Dc1D  
    B /? L$m  
    Name: N=3.14 7e/+C{3v  
    Refractive index (Re:): 3.14 % RSZ.  
    IK~&`n](>  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: 8[^'PIz  
    Name: ChannelPro_n=3.14 i!wU8 @  
    2D profile definition, Material: n=3.14 Q?{%c[s  
    /7Q|D sa  
    Name: ChannelPro_n=1.5 =OVDJ0ozZ  
    2D profile definition, Material: n=1.5 6 SSDc/  
    FR&`R  
    6.画出以下波导结构: s27IeF3  
    a. Linear waveguide 1 nB[-KS  
    Label: linear1 YO6BzS/~  
    Start Horizontal offset: 0.0 k ;WD[SV  
    Start vertical offset: -0.75 GK(CuwJe  
    End Horizontal offset: 8.5 P&-o>mM  
    End vertical offset: -0.75 92+8zX  
    Channel Thickness Tapering: Use Default DSGcxM+  
    Width: 1.5 Xlo7enzY  
    Depth: 0.0 nQ%HtXt;  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 v9$!v^U"D  
    H=r-f@EOrI  
    b. Linear waveguide 2 {|;a?] ?  
    Label: linear2 s0kp(t!fiu  
    Start Horizontal offset: 0.5 lW bu`y  
    Start vertical offset: 0.05 q2GW3t  
    End Horizontal offset: 1.0 $Y$9]G":  
    End vertical offset: 0.05 &hCbXs=  
    Channel Thickness Tapering: Use Default >yIJ8IDF  
    Width: 0.1 lOIk$"Ne  
    Depth: 0.0 ,S)r%[ru^  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 b}J%4Lx%m  
    V5|ANt  
    7.加入水平平面波: ,pNx(a  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: R[WiW RfD  
    Input field Transverse: Rectangular 2wf&jGHs  
    X Position: 0.5 kc,"w\ ai  
    Direction: Negative Direction _n&Nw7d2 M  
    Label: InputPlane1 3} A$+PX  
    2D Transverse: U=>S|>daR  
    Center Position: 4.5 ?RRO  
    Half width: 5.0 :Pud%}'  
    Titlitng Angle: 45 n ]ikc|  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 @@EI=\  
    图2.波导结构(未设置周期)
    >rnVT K  
    74s{b]jN'-  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 _|HhT^\P  
    将Linear2代码段修改如下: "LyD  
    Dim Linear2 >1y6DC  
    for m=1 to 8  8*ZsR)!  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) MB plhVK8  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 en<mm#Ab  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" O5\r%&$xd  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" b@:OlZ~ %  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" Io6/Fv>!  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" %36x'Dn ?  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" yMs!6c*  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True N2r zHK  
    Bx\&7|,x  
    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。 5*0zI\  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    ~lj~]j  
    kmB!NxF>)F  
    设置仿真参数 jU,Xlgz(A  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 3? {AGJ1  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: -(VJ,)8t2  
    TE simulation .Po"qoGy  
    Mesh Delta X: 0.015  0^;2  
    Mesh Delta Z: 0.015 : =QX^*  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps P<<$o-a"  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 .RQra+up  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 +z >)'#  
            其它参数保持默认 bMH~vR  
    运行仿真 gY}In+S  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 m 0HK1'  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 wjarQog5Y  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 Dc9uq5l  
    vEv kC  
    远场分析衍射 ttP7-y  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” =?sG~  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 w,{h9f  
    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 X2w)J?pv  
    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) [-~pDkf:  
    图4.远场计算对话框
    43=v2P0=Tj  
    kR]P/4r  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: 8NN+Z<  
    Wavelength: 0.63 z 4u&#.bU  
    Refractive index: 1.5+0i :;?$5h*|`  
    Angle Initial: -90.0 ]uXJjS f  
    Angle Final: 90.0 0Tj,TF  
    Number of Steps: 721 8PI%Z6  
    Distance: 100, 000*wavelength J,W<ha*  
    Intensity ^:9a1{L[  
    U%3N=M  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 wMa8HeBE\  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 |r9<aVlK  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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