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:
lp?geav •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。
F1?@tcr' •光栅布局
模拟和后处理分析
kaUH#;c>_ 布局layout
xYRL4 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
}?>30+42: 图1.二维光栅布局
/NLpk7r[\q 9 VkuYm,3 用VB脚本定义一个2D光栅布局
,Mc}U9)F eUqsvF}l! 步骤:
z;'"c3qG8 1 通过在
文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。
qX:54$t 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 Oa7`Y`6 Wafer Dimensions:
k$o6~u 2& Length (mm): 8.5
p=9G)VO Width (mm): 3.0
Old5E& R^dAwt`.D 2D wafer properties:
GS$OrUA Wafer refractive index: Air
`-Gs*#(/ 3 点击 Profiles 与 Materials.
^l_W9s yYWGM 在“Materials”中加入以下
材料:
0_qqBL.4 Name: N=1.5
$9*Xfb/ Refractive index (Re:): 1.5
sKjg)3Sl MsX`TOyO! Name: N=3.14
]=q?=%H Refractive index (Re:): 3.14
*;+lF RIl%p~ 4.在“Profile”中定义以下轮廓:
CbS9fc& Name: ChannelPro_n=3.14
,/:#=TuYm 2D profile definition, Material: n=3.14
sqac>v r6 ,5&`& Name: ChannelPro_n=1.5
E[2c`XFd8 2D profile definition, Material: n=1.5
u;~/B[ t
7;V`[ 6.画出以下波导结构:
2}I1z_dq~ a. Linear waveguide 1
$>5|TG
0i Label: linear1
E+>Qpy Start Horizontal offset: 0.0
$+S'Boo Start vertical offset: -0.75
u Dm=W36 End Horizontal offset: 8.5
ThwE1M End vertical offset: -0.75
C#>c(-p>RC Channel Thickness Tapering: Use Default
|nz,srr~ Width: 1.5
0l^-[jK) Depth: 0.0
-`iZBC50 Profile: ChannelPro_n=1.5
(Pc:A!} "-A@>*g b. Linear waveguide 2
uQ9P6w=Nt Label: linear2
cl1h;w9s Start Horizontal offset: 0.5
v~ZdMQvwt Start vertical offset: 0.05
s+C&\$E End Horizontal offset: 1.0
%{&yXi:mS End vertical offset: 0.05
8_8R$=V Channel Thickness Tapering: Use Default
~naL1o_FZ Width: 0.1
?o),F^ir Depth: 0.0
bb+-R_3Kd Profile: ChannelPro_n=3.14
y&-j NOKLM #s)6u?N 7.加入水平平面波:
/u*((AJ?Qv Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
^0ipM/Lg Input field Transverse: Rectangular
vkASp&a X Position: 0.5
f77Jn^Dt Direction: Negative Direction
B Lw ssr. Label: InputPlane1
: )cPc7$8 2D Transverse:
D$I7Gz,w{ Center Position: 4.5
m+"?;;s Half width: 5.0
d*3k]Ie%5f Titlitng Angle: 45
u
z4P Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
#l+U(zH:JG 图2.波导结构(未设置周期)
yWsNG;> ^6Hfq^ejt 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。
bh3}[O,L
A 将Linear2代码段修改如下:
e%U0^! 8 Dim Linear2
;l7wme8Qk for m=1 to 8
j0Kj> Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
lBgf' b3$ Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
GFYAg Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
75jq+O_: Linear2.SetAttr "Depth", "0"
/al(=zf Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
SLD%8:Zn Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
i~M CY.F Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
#dtYa Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
O0i_h<T SZzS$6t 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。
a:XVu0`( 图3.光栅布局通过VB脚本生成
.]k+hc`
B ;9^ 设置仿真参数
'0p 5|[ZD 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框
YRfs8I^rg 2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数:
/![S 3Ol TE simulation
-sh S?kV Mesh Delta X: 0.015
Wr a W Mesh Delta Z: 0.015
cWA9 n}Z Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
T\{ on[O 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
Tu?+pz`h Number of Anisotropic PML layers: 15
8T):b2h 其它参数保持默认
Yo/U /dB 运行仿真
4h@jJm
• 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真
<IC=x(T • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应
\j+O |#`|) • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。
lQ<2Vw#Yl cuO(*%Is1 远场分析
衍射波
^&03D5@LoY 1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
N /p9Ws 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
Vl%AN;o 3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场
m$ )yd~ 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)
d(3F:dbk 图4.远场计算对话框
r`qMif' =!w5%|r. 5. 在远场对话框,设置以下参数:
3{LXx Wavelength: 0.63
@{iws@. Refractive index: 1.5+0i
zH0%;
o} Angle Initial: -90.0
ug'I:#@2 Angle Final: 90.0
<Bn^+u \ Number of Steps: 721
"o2p|2c Distance: 100, 000*wavelength
/`Yy(?, Intensity
9c1g,:8\ 0&mo1 k_U 6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。
y>Zvos e 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
I= G%r/3 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式