[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： AyUw  
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。 7Z9'Y?[m  
•光栅布局模拟和后处理分析 B0 A`@9  
布局layout X<_HQ  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 L~/L<Ms  
|L*=\%t8  
{tYY _BI<  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 %J'/cmR&  
He8]Eb  
步骤： kE6/
d,
 
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 erv94acq  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 +<$nZ=,hsy  
Wafer Dimensions： K:9AP{+  
Length (mm): 8.5 ]Vj($O:  
Width (mm): 3.0 NsS;d^%I  
M_+W5Gz<  
2D wafer properties: N,B!D~@  
Wafer refractive index: Air 34CcZEQQ  
3 点击 Profiles 与 Materials. a:GM|X  
#B <%  
在“Materials”中加入以下材料： ;t9!<L  
Name: N=1.5 t+d7{&B  
Refractive index (Re:): 1.5 Q%~BD@Io  
\^pc"?Rc  
Name: N=3.14 U<F|A!Fg  
Refractive index (Re:): 3.14 !\VEUF,K?  
oM>UIDCY_v  
4.在“Profile”中定义以下轮廓： RIUJX{?  
Name: ChannelPro_n=3.14 u,:hT] ~+  
2D profile definition, Material: n=3.14 y5c\\e  
G*_
]Lz(N  
Name: ChannelPro_n=1.5 =mX26l`B  
2D profile definition, Material: n=1.5 R<I#. KD  
O..{wdZy  
6．画出以下波导结构： `, ]ui*  
a. Linear waveguide 1 rS!@AgPLE  
Label: linear1 ,K@[+ R!  
Start Horizontal offset: 0.0 K@:omT  
Start vertical offset: -0.75 |Wa.W0A  
End Horizontal offset: 8.5 YH+(N  
End vertical offset: -0.75 H}_R`S  
Channel Thickness Tapering: Use Default K:XP;#OsP  
Width: 1.5 xR$T/]/  
Depth: 0.0 %=*|:v
 
Profile: ChannelPro_n=1.5 8kcMgCO  
OqRRf  
b. Linear waveguide 2 wA7\K~fHV  
Label: linear2 +-),E.  
Start Horizontal offset: 0.5 &N=vs  
Start vertical offset: 0.05 B#IUSHC  
End Horizontal offset: 1.0 h|PC?@jp  
End vertical offset: 0.05 w2s06`g  
Channel Thickness Tapering: Use Default a-S tOO5s  
Width: 0.1 Vg,nNa3  
Depth: 0.0 (x\VGo  
Profile: ChannelPro_n=3.14 i?b9zn
  
XUVj<U  
7.加入水平平面波： KX;JX*)J  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: 2[(~_VJ  
Input field Transverse: Rectangular IUEpE9_  
X Position: 0.5 1MO-60  
Direction: Negative Direction j `!Ge  
Label: InputPlane1 7B
INqVS&  
2D Transverse: co\Il]`R/  
Center Position: 4.5 N.q*jY=X|  
Half width: 5.0 cK\ u  
Titlitng Angle: 45 i5Sya]FN  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 =NY55t.  
X=1o$:7  
R{Zd ]HT  
8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 ,W[J@4.  
将Linear2代码段修改如下: )qMbk7:v\  
Dim Linear2 {ir
c~||4  
for m=1 to 8 } LC  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) n6t@ e^  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 _[E+D0A  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" <)!,$]S  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" {
K"hlu[  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" ))Z>$\<:  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" G{4s~Pco[Q  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" ,YvOk|@R  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True "@hd\w{.  
Q~0>GOq*  
点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。 T\$i=,_$  
_4)z:?G5  
%1jcY0zEQ  
设置仿真参数 H I_uR$m  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 =&pLlG
  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： JrY*K|YdW  
TE simulation rq!
*unJ  
Mesh Delta X: 0.015 NZ i3U  
Mesh Delta Z: 0.015 j-R*!i  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps qF`
6l(  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 <>{m+=gA  
Number of Anisotropic PML layers: 15 1d FuoX  
        其它参数保持默认 %aw.o*@:  
运行仿真 4P1}XYD-2  
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 *@PM,tS;  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 AnX<\7bc}  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 YK6'/2!  
yj_>G  
远场分析衍射波 m#8[")a$"  
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” *n EkbI/  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 ;9h;oB@  
3. 将位置移动到等于92的网格点，(位置:-0.12)观察当前位置的近场 DZC@^k \E  
4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”，出现远场转换对话框。(图4) <nqv)g"u0  
KfBT'6t  
(oX!D(OI  
5. 在远场对话框，设置以下参数： M:
}u|  
Wavelength: 0.63 `q<W %'Tb$  
Refractive index: 1.5+0i aif;h! ?y  
Angle Initial: -90.0 qT(6TP  
Angle Final: 90.0 h,m 90Hd+  
Number of Steps: 721 37jxl+  
Distance: 100, 000*wavelength hF0,{v  
Intensity fM"*;LN!N  
77)WNL/ x  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 n8F5z|/  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 n:`f.jG |