切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 825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
    6421
    光币
    26250
    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: d q+7K  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 "*H'bzK  
    •光栅布局模拟和后处理分析 A=YEY n  
    布局layout VgC9'"|  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 [> aoDJ  
    图1.二维光栅布局
    b`={s  
    ^w.(*;/  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 v#YS`];B  
    ovBd%wJ 0  
    步骤: f >, Qhl  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 0o^#Fmuz  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 Al-%j- j@-  
    Wafer Dimensions: -T>wi J  
    Length (mm): 8.5 xZ{|D  
    Width (mm): 3.0 .of:#~  
    5M.n'*   
    2D wafer properties: ~"4vd 3  
    Wafer refractive index: Air tV}ajs  
    3 点击 Profiles 与 Materials. V n!az}  
    jP7+s.j>  
    在“Materials”中加入以下材料 "'p+qbT8  
    Name: N=1.5 (Q p] 0  
    Refractive index (Re:): 1.5 1 069]  
    %`uRUex  
    Name: N=3.14 uD*s^  
    Refractive index (Re:): 3.14 3lrZ-k+S{  
    k;Ny%%5  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: Q!A3hr$IF  
    Name: ChannelPro_n=3.14 =g>7|?6>=  
    2D profile definition, Material: n=3.14 Qd)cFL "v  
    V/wc[p ~  
    Name: ChannelPro_n=1.5 ]bU'G$Qm&s  
    2D profile definition, Material: n=1.5 F8r455_W"  
    < $?}^ 0R  
    6.画出以下波导结构: (R|FQdH  
    a. Linear waveguide 1 GyXs{*  
    Label: linear1 FSZoT!  
    Start Horizontal offset: 0.0 j &[WE7wf  
    Start vertical offset: -0.75 EvardUB)  
    End Horizontal offset: 8.5 z o))x(  
    End vertical offset: -0.75 =&g}Y  
    Channel Thickness Tapering: Use Default <}'B-k9  
    Width: 1.5 ^HN  
    Depth: 0.0 r D!.N   
    Profile: ChannelPro_n=1.5 nm|m1Z+U  
    t=\[J+  
    b. Linear waveguide 2 z&J ow/  
    Label: linear2 Mh/>qyS *2  
    Start Horizontal offset: 0.5 ^3@a0J=F  
    Start vertical offset: 0.05 $j2)_(<A%Q  
    End Horizontal offset: 1.0 E#F9<=mA)  
    End vertical offset: 0.05 /Rcd}rO  
    Channel Thickness Tapering: Use Default la{:RlW  
    Width: 0.1 W[Ew6)1T  
    Depth: 0.0 ^9f`3~!#bc  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 |l\/ {F  
    nXaX=  
    7.加入水平平面波: ?g#t3j>zoF  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: qy(/   
    Input field Transverse: Rectangular F3|pS:  
    X Position: 0.5 adPU)k_j:  
    Direction: Negative Direction ~I^[rP~  
    Label: InputPlane1 nKJ7K8)  
    2D Transverse: I=Dk'M  
    Center Position: 4.5 W>s9Mp  
    Half width: 5.0 4O"kOEkKT>  
    Titlitng Angle: 45 c5+lm}R?  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 6uE1&-:L  
    图2.波导结构(未设置周期)
    !*. nR(>d  
    qvT+d l3#[  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 tZ24}~da  
    将Linear2代码段修改如下: d3J_IW+8R$  
    Dim Linear2 5va&N<U  
    for m=1 to 8 ~vZzKRVS  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) >}(*s^!k  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 4z DAfi#0  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" e>9{36~jh  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" d?X6x  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" &Zy=vk*  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" =QO[zke:  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" wyEgm:Vt  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True M\4;d #  
    >gLy z2  
    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。 }ucg!i3C  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    Jm,X~Si  
    6Tmb@<I_  
    设置仿真参数 )@|Fh@|  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 fB}5,22  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: d"a7{~l  
    TE simulation zszx@`/3  
    Mesh Delta X: 0.015 U>jk`?zW  
    Mesh Delta Z: 0.015 T mE4p  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps <:t\P.  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 )F2tV ]k\  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 ~i#xjD5  
            其它参数保持默认 A0sW 9P6F  
    运行仿真 j!n> d  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 ~m&oa@*=y  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 e(N <Mf  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 xF31%b`z:  
    Ci:QIsu*  
    远场分析衍射 L%Hm# eFx  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” ,"R_ve  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 NistW+{<  
    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 a{.n(M  
    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) R7b*(33  
    图4.远场计算对话框
    $^ 3 f}IzA  
    haK5Oe/cE  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: bG?[":k  
    Wavelength: 0.63 dK$dQR#  
    Refractive index: 1.5+0i O:R{4Q*5  
    Angle Initial: -90.0 X;RI7{fW%X  
    Angle Final: 90.0 !+l, m8Hly  
    Number of Steps: 721 &N nMz9  
    Distance: 100, 000*wavelength <a3XV  
    Intensity Y>~zt -  
    4(ZV\}j1  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 =MLL-a1  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 [! BH3J!  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
    分享到