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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: BjbpRQ,  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 K/XUF#^B]  
    •光栅布局模拟和后处理分析 A/*h[N+2!  
    布局layout ("j*!Dsd  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 05vu{>  
    图1.二维光栅布局
    C)qP9uW  
    Qx !! Ttd{  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 1"HSM =p  
    fsVr<m  
    步骤: Zl`sY5{1  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 I'16-  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 uB uwE6  
    Wafer Dimensions: {_*$X  
    Length (mm): 8.5 X+k`UM~  
    Width (mm): 3.0 W/I D8+:i  
    lIL{*q(  
    2D wafer properties: |m>n4 -5QL  
    Wafer refractive index: Air h2Jdcr#@FF  
    3 点击 Profiles 与 Materials. [=I==?2`X  
    mnWbV\VY  
    在“Materials”中加入以下材料 e.^Y4(  
    Name: N=1.5 \%:]o-+"I  
    Refractive index (Re:): 1.5  al:c2o  
    f@= lK?Pfh  
    Name: N=3.14 0_5j(   
    Refractive index (Re:): 3.14 r<L>~S>yb  
    jF%[.n[BU  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: ( -rw]=Qu  
    Name: ChannelPro_n=3.14 lEv<n6:_  
    2D profile definition, Material: n=3.14 `` mi9E  
    ]&/KAk  
    Name: ChannelPro_n=1.5 ym)`<[T  
    2D profile definition, Material: n=1.5 ,\ RxKSU  
    dd%-bI^  
    6.画出以下波导结构: 2Md'<.  
    a. Linear waveguide 1 w~(x*R}  
    Label: linear1 g?caE)  
    Start Horizontal offset: 0.0 spt='!)4  
    Start vertical offset: -0.75 ';bovh@*  
    End Horizontal offset: 8.5 !56gJJ-r  
    End vertical offset: -0.75 Y4|g^>{<ni  
    Channel Thickness Tapering: Use Default IW'2+EGc  
    Width: 1.5 &$</|F)y  
    Depth: 0.0 Li;(~_62a]  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 r'ydjy  
    \LS+.bp%  
    b. Linear waveguide 2 [#R<Z+c  
    Label: linear2 A{Q:,S)  
    Start Horizontal offset: 0.5 #D{//P|;  
    Start vertical offset: 0.05 ly] n2RK  
    End Horizontal offset: 1.0 ;hLne0|)}  
    End vertical offset: 0.05 ~:%rg H  
    Channel Thickness Tapering: Use Default MrA&xM  
    Width: 0.1 W}5H'D  
    Depth: 0.0 qm)KO 4  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 ,\K1cW~U5  
    IlcFW  
    7.加入水平平面波: b]h]h1~hHH  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: L){rv)?="  
    Input field Transverse: Rectangular lAwOp  
    X Position: 0.5 uvrfR?%QK  
    Direction: Negative Direction AT{ewb  
    Label: InputPlane1  ,JcQp=g  
    2D Transverse: '?~k`zK  
    Center Position: 4.5 &n:F])`2  
    Half width: 5.0 7^J-5lY3S  
    Titlitng Angle: 45 X=p~`Ar M{  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 q_N8JQg  
    图2.波导结构(未设置周期)
    ?_F,HhQ  
    TvWhy`RQ  
    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。 <Z c:  
    将Linear2代码段修改如下: ?)cNe:KY  
    Dim Linear2 {Z_Pry$6  
    for m=1 to 8 F62arDA  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) O>Nop5#o  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 X3:-+]6,d  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" 1lNg} !)[K  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" s.rS06x  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" R?Q@)POW  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" t _Q/v  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" y\Z-x  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True i%W,Y8\uf*  
    t$=0  C  
    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。 By@<N [I@  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    T] nZ3EZ  
    e3wFi,/@  
    设置仿真参数 )G6]r$M>o0  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 h@z(yB j:0  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: |Js96>B:  
    TE simulation 4.3Bz1p&#  
    Mesh Delta X: 0.015 nFlj`k<]Y  
    Mesh Delta Z: 0.015 I@ch 5vl4  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps @Ns^?#u~   
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 IrXC/?^h  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 A;h0BQm/j  
            其它参数保持默认 %&^F.JTt\  
    运行仿真 T"Wq:  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 ?#\?&uFJ}  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 ~2~KcgPsq  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 0=s+bo1  
    L `+\M+  
    远场分析衍射 ^n<p#0)+a  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” ;sa-Bh=j^  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 { >Y<!  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 11 .RG *  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) / GJ"##<  
    图4.远场计算对话框
    ?/{ qRz'C<  
    +6f5uMKUvs  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: /+J?Ep(_  
    Wavelength: 0.63 /PIU@$DV  
    Refractive index: 1.5+0i jjz<V(Sk  
    Angle Initial: -90.0 g B<p  
    Angle Final: 90.0 \nx ^=4*yk  
    Number of Steps: 721 e9q/[xMi  
    Distance: 100, 000*wavelength `a2Oj@jP  
    Intensity [/*85 4  
    slHlfWHq  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 Eln"RKCt}9  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 (>>pla^  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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