切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 750阅读
    • 0回复

    [技术]OptiFDTD应用:光栅衍射的远场分布 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    6401
    光币
    26150
    光券
    0
    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: H^_]' ~.  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 LoZ8;VU  
    •光栅布局模拟和后处理分析 Xb +)@Y4h  
    布局layout DE"KbA0}  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 nn>< k"  
    图1.二维光栅布局
    (}E-+:vFU  
    \|^fG9M~  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 7 +A-S9P)  
    s 33< }O0  
    步骤: ~um+r],@@  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 wXw pKm  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 !#cZ!  
    Wafer Dimensions: 18JhC*in  
    Length (mm): 8.5 F%QZe*m[  
    Width (mm): 3.0 kcT?<r  
    ^ei[#I  
    2D wafer properties: DC S$d1  
    Wafer refractive index: Air /?X1>A:*  
    3 点击 Profiles 与 Materials. uV1H iv-  
    E-h`lDoJ  
    在“Materials”中加入以下材料 sX53(|?*  
    Name: N=1.5 QYDTb=h~  
    Refractive index (Re:): 1.5 <<F#Al  
    tMGkm8y-A  
    Name: N=3.14 JHpoW}7QB  
    Refractive index (Re:): 3.14 OdX-.FFl  
    ,])@?TJb@  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: 'TclH80  
    Name: ChannelPro_n=3.14 +o&E)S}wP  
    2D profile definition, Material: n=3.14 ;:xOW$  
    =uKGh`^[  
    Name: ChannelPro_n=1.5 ,Yhy7w  
    2D profile definition, Material: n=1.5 bqY}t. Y&"  
    INwc@XB  
    6.画出以下波导结构: t6 :;0[j  
    a. Linear waveguide 1 m(JFlO  
    Label: linear1 ]PdpC"  
    Start Horizontal offset: 0.0 ^Q8m) 0DP  
    Start vertical offset: -0.75 !ZP1?l30  
    End Horizontal offset: 8.5 $t5 0<1  
    End vertical offset: -0.75 M (dVY/ i  
    Channel Thickness Tapering: Use Default YLk; ^?  
    Width: 1.5 js )G   
    Depth: 0.0 Bu?"b=B*  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 Yjz'lWg  
    0@a6r=`el  
    b. Linear waveguide 2 9/C0DDb  
    Label: linear2 ]*a)'k_@[  
    Start Horizontal offset: 0.5 2D-ogSIo  
    Start vertical offset: 0.05 N]cGJU>$  
    End Horizontal offset: 1.0 ]7kq@o/7  
    End vertical offset: 0.05 lv9Ss-c4  
    Channel Thickness Tapering: Use Default X70vDoW  
    Width: 0.1 V M[9!:  
    Depth: 0.0 JA7HO |  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 M64zVxsd  
    EK. L>3  
    7.加入水平平面波: M"F?'zTkJ  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: nut;ohIh  
    Input field Transverse: Rectangular xXO& -v{  
    X Position: 0.5 G\h8j*o  
    Direction: Negative Direction BXueOvO8  
    Label: InputPlane1 Vja' :i  
    2D Transverse: E*Vx^k$  
    Center Position: 4.5 RLY Ae  
    Half width: 5.0 `9Ngax=_  
    Titlitng Angle: 45 MnFem $ @  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 >rlQY>5pH  
    图2.波导结构(未设置周期)
    tjkY[  
    Mr:*l`b_  
    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。 U0u@[9!  
    将Linear2代码段修改如下: "Ks%!  
    Dim Linear2 9.e?<u*-z  
    for m=1 to 8 hXS'*vO"  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) 'xZxX3  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 Bt,qG1>$-  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" [$3Zid  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" If6wkY6sR  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" +`f gn9p  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" QHr 3J  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" F']Vg31c  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True 8s8q`_.)(  
    3f's>+,#%  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 3leg,q d  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    #f.@XIt'  
    )ACa0V>*p  
    设置仿真参数 v)N6ZOj*C  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 pvy;L[c  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: M; zRf3S  
    TE simulation -j3 -H&  
    Mesh Delta X: 0.015 3~I<f ^K4  
    Mesh Delta Z: 0.015 ~2@U85"o  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ~QBf78@Gf  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 <!X'- >i%q  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 #CV(F$\1{  
            其它参数保持默认 hl}#bZ8]  
    运行仿真 ABhza|  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 F&lc8  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 y(.WK8  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 ;~~Oc  
    d;lp^K M  
    远场分析衍射 TOMvJ>bF  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” b{s E#m%r  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 y#AY+ >  
    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 b,T=0W  
    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) >jl"Yr#  
    图4.远场计算对话框
    ieBW 0eMi  
    (~Zg\(5#  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: "G6d'xkP  
    Wavelength: 0.63 &[*<>  
    Refractive index: 1.5+0i =q xcM+OX1  
    Angle Initial: -90.0 WS(@KN  
    Angle Final: 90.0 jn}6yXB  
    Number of Steps: 721 *kyy''r  
    Distance: 100, 000*wavelength D{BH~IM  
    Intensity h:bs/q+-  
    MiRH i<g0  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 4vqu(w8 L  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 m}uF&|5  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
    分享到