[技术]OptiFDTD应用：光栅衍射的远场分布 [复制链接]

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  
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  
D0Yl?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$-W|NC  
Half width: 5.0 9v>BP`Mg  
Titlitng Angle: 45 @FVan  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 bfy `UZr  
[,[;'::=o4  
}`#OA]NZ  
8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 F4'g}yOLd  
将Linear2代码段修改如下: P=PcO>  
Dim Linear2 7OY<*ny  
for m=1 to 8 >Pne@w!*  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) q$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" KdY3  
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  
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 fDyFkhc  
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  
远场分析衍射波 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|*  
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$