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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: F"#bCnS  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 WQ<J<$$uu  
    •光栅布局模拟和后处理分析 aIpDf|~  
    布局layout E5UI  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 {v}f/ cu  
    图1.二维光栅布局
    Ka&[ Oz<w  
    n|Iy  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 S " R]i  
    5*xk8*  
    步骤: V{p*N*  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 4*g`!~)  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 SG2s!Ht  
    Wafer Dimensions: -LJbx<'  
    Length (mm): 8.5 Igt:M[ /  
    Width (mm): 3.0 ".O+";wk  
    m:59f9WXA  
    2D wafer properties: 2K'3ry)[y  
    Wafer refractive index: Air \C5YVl#  
    3 点击 Profiles 与 Materials. Eg-3GkC  
    )d!,,o  
    在“Materials”中加入以下材料 //nR=Dy{  
    Name: N=1.5 K4YpE}]u  
    Refractive index (Re:): 1.5 2--"@@  
    a ?/GEfd  
    Name: N=3.14 ?~$0;5)QC  
    Refractive index (Re:): 3.14 '3O@Nxof4  
    3,+)3,N  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: qvy~b  
    Name: ChannelPro_n=3.14 !Low%rP  
    2D profile definition, Material: n=3.14 cJd~UQ<k  
    \/g.`Pe  
    Name: ChannelPro_n=1.5 &u( eu'Q3  
    2D profile definition, Material: n=1.5 Q3vC^}Dmr  
    <[ />M  
    6.画出以下波导结构: ATp7:Q  
    a. Linear waveguide 1 9E4H`[EQ  
    Label: linear1 S Cs@Q  
    Start Horizontal offset: 0.0 S#Tc{@e  
    Start vertical offset: -0.75  ^E*W B~  
    End Horizontal offset: 8.5 y Q-&+16^  
    End vertical offset: -0.75 Mo\LFxx>4{  
    Channel Thickness Tapering: Use Default ZdJwy%  
    Width: 1.5 ;,![Lar5L  
    Depth: 0.0 ~CgKU8  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 !qsk;Vk7Z  
    D0 Yl?LU3  
    b. Linear waveguide 2 Gx ci  
    Label: linear2 \Y&*sfQ  
    Start Horizontal offset: 0.5 u[q1]]   
    Start vertical offset: 0.05 o^hI\9  
    End Horizontal offset: 1.0 ^m.QW*  
    End vertical offset: 0.05 $_CE!_G&)  
    Channel Thickness Tapering: Use Default dqMt6b\}  
    Width: 0.1 D 's'LspQ  
    Depth: 0.0 eR P mN  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 23 j{bK  
    7p%W)=v  
    7.加入水平平面波: ^-?5=\`5  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: C` ?6`$Y  
    Input field Transverse: Rectangular dznHR6x  
    X Position: 0.5 47>IT  
    Direction: Negative Direction DG,CL8bv  
    Label: InputPlane1 -\6nT'P  
    2D Transverse: \g< 9_  
    Center Position: 4.5 Dnn$-W|NC  
    Half width: 5.0 9v>BP`Mg  
    Titlitng Angle: 45 @FVan  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 bfy `UZr  
    图2.波导结构(未设置周期)
    [,[;'::=o4  
    }`#OA]NZ  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 F4'g}y OLd  
    将Linear2代码段修改如下: P=PcO>  
    Dim Linear2 7OY<*ny  
    for m=1 to 8 >Pne@w!*  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) q$FwO"dC  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 SFCKD/8  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" K dY3  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" &~VWh}=r  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" 2<HG=iSf  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" S-V)!6\cK  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" qOy3D~  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True rI34K~ P  
    zK`fX  
    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。 kXimJL_<g  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    mi9BC9W(  
    w@RVg*`%7D  
    设置仿真参数 !R*%F  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 &Fo)ea  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: ^2Sa_.  
    TE simulation .BN~9w  
    Mesh Delta X: 0.015 fDy Fkhc  
    Mesh Delta Z: 0.015 &2IrST{d:V  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps P'f0KZL;  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 b<,Z^Z_  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 2,,zN-9mt  
            其它参数保持默认 :Awnj!KNCc  
    运行仿真 MG ,exN @  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 f>.A^?  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 '}\{4Qst  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 k8fvg4  
    )9'eckt  
    远场分析衍射 6&/H XqP  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” BDoL)}bRE  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 |O0=Q,<m  
    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 xbJ@z {  
    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) SN2X{Q|*  
    图4.远场计算对话框
    i*3 4/  
    Z-(#}(HD  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: N<c98  
    Wavelength: 0.63 )o!y7MTl  
    Refractive index: 1.5+0i ,4dES|)sP  
    Angle Initial: -90.0 MQ;c'?!5[!  
    Angle Final: 90.0 `L<f15][  
    Number of Steps: 721 L~e\uP  
    Distance: 100, 000*wavelength xK4b(KJj  
    Intensity P(?i>F7s  
    vt{s"\f  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 r~q*E'n  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 e='bc7$  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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