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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: _W@Fk)E6N  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 ZboJszNb;  
    •光栅布局模拟和后处理分析 #$B,8LFz,$  
    布局layout A1}+j-D7!y  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 4l UE(#kUM  
    图1.二维光栅布局
    E!l1a5qB  
    KrG6z#)Uz  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 I/V#[KC  
    gO!h<1!  
    步骤: na:^7:I  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 +p6\R;_E  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 R+hS;F nh%  
    Wafer Dimensions: lfeWtzOf  
    Length (mm): 8.5 l:,UN07s  
    Width (mm): 3.0 m1i$>9,  
    2Lgvy/uN  
    2D wafer properties: P]{.e UB@c  
    Wafer refractive index: Air j|dzd<kE6  
    3 点击 Profiles 与 Materials. EXzNehO~e  
    A"VXs1>_^  
    在“Materials”中加入以下材料 B4&pBiG&f6  
    Name: N=1.5 Q&Ahr  
    Refractive index (Re:): 1.5 >F_Ne)}qTQ  
    DC7}Xly(  
    Name: N=3.14 K -1~K  
    Refractive index (Re:): 3.14 Ao0PFY  
    &YKzK)@  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: Q9zpX{JT  
    Name: ChannelPro_n=3.14 zN JyF;3  
    2D profile definition, Material: n=3.14 vqZM89 xY  
    :E`l(sI7J}  
    Name: ChannelPro_n=1.5 q#-H+7 5  
    2D profile definition, Material: n=1.5 f(o`=% k8  
    Jo+C!kc  
    6.画出以下波导结构: 4aKy]zPoE  
    a. Linear waveguide 1 o?+e_n=  
    Label: linear1 c &(,  
    Start Horizontal offset: 0.0 ~kT{O!x}4  
    Start vertical offset: -0.75 )/N! {`.9  
    End Horizontal offset: 8.5 RUh{^3;~  
    End vertical offset: -0.75 u5M{s;{11r  
    Channel Thickness Tapering: Use Default C YKGf1;If  
    Width: 1.5 UF&Wgj [  
    Depth: 0.0 |JQKxvjT  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 ) <~7<.0  
    ^- Ji]5~  
    b. Linear waveguide 2 boovCW  
    Label: linear2 zZiVBUmE<  
    Start Horizontal offset: 0.5 h9nCSj  
    Start vertical offset: 0.05 ! NE q|Y  
    End Horizontal offset: 1.0 OAOmd 4  
    End vertical offset: 0.05 t}l<#X5  
    Channel Thickness Tapering: Use Default SX;IUvVE5  
    Width: 0.1 Ooy96M~_G  
    Depth: 0.0 $dw;Kj'\  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 }C#d;JC  
    ohk =7d.'  
    7.加入水平平面波: &>+Z$ZD  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: O v6=|]cW  
    Input field Transverse: Rectangular 8;3FTF  
    X Position: 0.5 r'?&VS-Cj  
    Direction: Negative Direction kk#d-! $[  
    Label: InputPlane1 <{kj}nxz  
    2D Transverse: !!%F$qUd\  
    Center Position: 4.5 !/j|\_O  
    Half width: 5.0 ZVU)@[s  
    Titlitng Angle: 45 k{62UaL.  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 ~'iuh>O)  
    图2.波导结构(未设置周期)
    $hh=-#J8  
    q1Mk_(4oJ  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 '9XwUQx  
    将Linear2代码段修改如下: \v Go5`  
    Dim Linear2 ElxbHQj6  
    for m=1 to 8 2c]O Mtk  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) E;0"1 P|S  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 C?k4<B7V  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" c7_b^7h1  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" uRg^:  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" <o}t-Bgg  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" tnntHQ&b  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" }e)ltp|  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True u"ow?[E  
    Dl6zl6q?  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 9'M({/7y  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    wB{-]\H`\  
    l|9`22G  
    设置仿真参数 cvt2P}ma#  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 5E}i<}sq5  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: a*`J]{3G  
    TE simulation M Cz3RZK  
    Mesh Delta X: 0.015 @*dA<N.9  
    Mesh Delta Z: 0.015 O^GTPYW  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps EBm\rM8  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 Zzs pE}  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 X8<ygci+.5  
            其它参数保持默认 :tMWy m  
    运行仿真 S5vJC-"  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 Im =E?t  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 3:RZ@~u=  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 E#OKeMK  
    5k@ k  
    远场分析衍射 ;(A'XA4 6N  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” BDA\9m^3  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 k<y$[xV  
    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 fO+;%B  
    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) R?k1)n   
    图4.远场计算对话框
    F-t-d1w6  
    #cA}B L!3  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: }-kb"\X%g  
    Wavelength: 0.63 s_|wvOW)'  
    Refractive index: 1.5+0i aG!!z>  
    Angle Initial: -90.0 \y=,=;yv  
    Angle Final: 90.0 ;J<kG@  
    Number of Steps: 721 ax$0J|}7  
    Distance: 100, 000*wavelength Xc.~6nYp  
    Intensity I]h+24_S  
    zR:S.e<  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 ,}<v:!  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 ;tj_vmZ@R  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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