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:
"-G7eGQ •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。
X2P8Zq=%a •光栅布局
模拟和后处理分析
fN9uSnu
布局layout
^.*zBrFx 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
_BCq9/ 图1.二维光栅布局
+]~}kvk: z$(`{
o%a 用VB脚本定义一个2D光栅布局
*w6F0>u wX!0KxR/Z 步骤:
e{^lD.E 1 通过在
文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。
ogV v 8Xb 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 VmXXj6l& Wafer Dimensions:
SxkY ;^-U Length (mm): 8.5
Le,;)Nd Width (mm): 3.0
(ti E%nF+ qmNG|U& 2D wafer properties:
v9#F\ F/ Wafer refractive index: Air
<" 0b8 Z 3 点击 Profiles 与 Materials.
tvUC d} \"Qa)1| 在“Materials”中加入以下
材料:
f%q ? Name: N=1.5
{ /
,?3 Refractive index (Re:): 1.5
V%`\x\Xat 3XncEdy_ Name: N=3.14
wz Y{ii Refractive index (Re:): 3.14
X3~@U7DU ^5k~7F. 4.在“Profile”中定义以下轮廓:
L_M(Lj Name: ChannelPro_n=3.14
:*t5? 2D profile definition, Material: n=3.14
crgVedx~} V~$?]Z %_ Name: ChannelPro_n=1.5
0])[\O`j 2D profile definition, Material: n=1.5
AMK(-= Xs~IoU 6.画出以下波导结构:
c&PaJm a. Linear waveguide 1
xE*.,:,& Label: linear1
EbJc%%c Start Horizontal offset: 0.0
xgvwH?< Start vertical offset: -0.75
"cvhx/\1# End Horizontal offset: 8.5
,y}~rYsP% End vertical offset: -0.75
\86NV="U Channel Thickness Tapering: Use Default
LYyud Width: 1.5
vLGnLpt Depth: 0.0
*De'4r 2 Profile: ChannelPro_n=1.5
`:Oje {9cjitl b. Linear waveguide 2
w=5<mw Label: linear2
P]2V~I/X Start Horizontal offset: 0.5
E=]|v+#~ Start vertical offset: 0.05
)`mBvS.} End Horizontal offset: 1.0
Tz&h[+ 6` End vertical offset: 0.05
'*<I<? z; Channel Thickness Tapering: Use Default
}-T,cA_H| Width: 0.1
l]~IZTC Depth: 0.0
Ue!yK Profile: ChannelPro_n=3.14
3KtJT&RuL D J7U6{KLq 7.加入水平平面波:
fT
YlIT9 Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
bKEiS8x Input field Transverse: Rectangular
gSe3S-Lt X Position: 0.5
^zfs8]QSf Direction: Negative Direction
~_wSB[z Label: InputPlane1
7j88^59 2D Transverse:
{+EnJ" Center Position: 4.5
?}(B8^ Half width: 5.0
RNt9Qdr4y Titlitng Angle: 45
3u<
ntx >< Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
BKYyc6iE 图2.波导结构(未设置周期)
bGxHzzU} U.Y7]#P: 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。
`^|l+TJG 将Linear2代码段修改如下:
1*.*\4xo Dim Linear2
PZI6{KOis for m=1 to 8
?P/73p Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
IsDwa qd| Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
ZKM@U?PK Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
F3L+X5D.yu Linear2.SetAttr "Depth", "0"
t/l<X]o Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
7}`FXB Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
*;U<b Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
-lR7
@S Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
Z*=$n_
G oN`khS]_v0 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。
;d
FJqo82 图3.光栅布局通过VB脚本生成
/QQjb4S} YPA$38 设置仿真参数
#$F*.vQSs+ 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框
k$>5v +r0 2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数:
ZZi|0dG4; TE simulation
Qj$w7*U Mesh Delta X: 0.015
L~RFI&b
Mesh Delta Z: 0.015
#)3 B Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
k=&n>P 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
whm|"}x)u Number of Anisotropic PML layers: 15
fB]NEx|o~ 其它参数保持默认
rinTB|5 运行仿真
Ejnk\ 8: • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真
/rky • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应
0& ?L%Y • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。
#T@k(Bz{L +r&:c[ 远场分析
衍射波
NK'@.=$ 1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
ZB}A^X 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
Nr).*]g@~ 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
]wi0qc2{ 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)
N(2M
w:} 图4.远场计算对话框
c _!!DEe7 c2?VjuB0 5. 在远场对话框,设置以下参数:
be$']}cP Wavelength: 0.63
4YR{
* Refractive index: 1.5+0i
>0uj\5h)I] Angle Initial: -90.0
X5)(,036 Angle Final: 90.0
NEvNj Number of Steps: 721
`5rfO6; Distance: 100, 000*wavelength
xLfv:Rp Intensity
z;ku*IV ,eWLig
6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。
DIJmISk 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
@th94tk, 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式