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    [技术]OptiFDTD应用:光栅衍射的远场分布 [复制链接]

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    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: tYhNr  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 c$;Cpt@-j  
    •光栅布局模拟和后处理分析 gjB(Pwx  
    布局layout jGDuKb@:  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 7K24sHw;%  
    图1.二维光栅布局
    i~{0>"9  
    |O*?[|`H  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 G~f|Sx  
    #*"I?B/fd8  
    步骤: r <2&_$|  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 ca'c5*Fs  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 07vzVsQ}p  
    Wafer Dimensions: \IOF 9) F  
    Length (mm): 8.5 6PMu*-Nv!j  
    Width (mm): 3.0 0BP=SCi  
    ~AcjB(  
    2D wafer properties: i >BQRbU  
    Wafer refractive index: Air y6>fK@K~  
    3 点击 Profiles 与 Materials. "iuNYM5 P  
    ,d8*7my  
    在“Materials”中加入以下材料 OB+QVYk"  
    Name: N=1.5 I5W#8g!{  
    Refractive index (Re:): 1.5 q=26($  
    }t1J`+x%  
    Name: N=3.14 W'5c%SI  
    Refractive index (Re:): 3.14 j"vL$h  
    GAlM:>  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: @.h;k4TD  
    Name: ChannelPro_n=3.14 bO }9/Ay  
    2D profile definition, Material: n=3.14 F2',3  
    ,veI'WHMB  
    Name: ChannelPro_n=1.5 K^c%$n:}+  
    2D profile definition, Material: n=1.5 =u.hHkx  
    lR5k1J1n  
    6.画出以下波导结构: !eD f}~  
    a. Linear waveguide 1 ,BlNj^5f  
    Label: linear1 {BD G;e  
    Start Horizontal offset: 0.0 =m?x5G^  
    Start vertical offset: -0.75 o AM)<#U>  
    End Horizontal offset: 8.5 }i9VV+L#1  
    End vertical offset: -0.75 9@ :QBe3]  
    Channel Thickness Tapering: Use Default A 7zL\U4  
    Width: 1.5 US] I[Y6V  
    Depth: 0.0 +.66Ky`|[  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 .-cx9&  
    LDj*~\vsq  
    b. Linear waveguide 2 \s,~|0_V  
    Label: linear2 X 3(*bj>P  
    Start Horizontal offset: 0.5 azl!#%  
    Start vertical offset: 0.05 tIo b  
    End Horizontal offset: 1.0 X=%e'P*X  
    End vertical offset: 0.05 mh,a}bX{  
    Channel Thickness Tapering: Use Default x\K,@  
    Width: 0.1 !5>PZ{J  
    Depth: 0.0 J{PNB{v  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 d, 0Klew  
    WL}XD Kx  
    7.加入水平平面波: l6pvQ|  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: <4.j] BE  
    Input field Transverse: Rectangular p4z thdN[  
    X Position: 0.5 iB5'mb*  
    Direction: Negative Direction "; mlQyP  
    Label: InputPlane1 `"y:/F"{  
    2D Transverse: gh.+}8="  
    Center Position: 4.5 f<3lxu  
    Half width: 5.0 B1b9 JS(>  
    Titlitng Angle: 45 |eP5iy wg  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 V6fJaZ  
    图2.波导结构(未设置周期)
    O+ xzM[[  
    ]+T$ D  
    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。 f;obK~b[  
    将Linear2代码段修改如下: ? w@)3Z=u  
    Dim Linear2 QNGp+xUHJ9  
    for m=1 to 8 #S"s8wdD  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) G k:k px  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 ?{wD%58^oG  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" N@V:nCl  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" b8|<O:]Hp  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" S%df'bh$  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" L`"V_ "Q#0  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" o~26<Lk  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True Koc5~qUY]  
    jt3=<&*Bm  
    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。 "&@{f:+  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    t@q==VHF  
    aq - |  
    设置仿真参数 u]& +TR  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 lg*?w/JX+  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: I6PReVIb  
    TE simulation hpYW1kfQl  
    Mesh Delta X: 0.015 |2Uw8M7.E  
    Mesh Delta Z: 0.015 e//jd&G  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps :}-izd)/j  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 X~Hm.qIR  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 +QeA*L$~  
            其它参数保持默认 f(T`(pX0V  
    运行仿真 4mnVXKt%.  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 J>1%* Tz  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 o^b5E=?>C  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 .pIO<ZAFT  
    "%#CMCE|f  
    远场分析衍射 wxy@XN"/i+  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” EF'8-*  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 $J#Z`%B^y  
    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 ' 1X^@]+6  
    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) |BXp`  
    图4.远场计算对话框
    b"w@am>&  
    5-UrHbpCZ#  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: */4hFD {  
    Wavelength: 0.63 $4hi D;n  
    Refractive index: 1.5+0i Ru4M7 %  
    Angle Initial: -90.0 #x \YA#~  
    Angle Final: 90.0 ZP ]Ok  
    Number of Steps: 721 FSYs1Li_C  
    Distance: 100, 000*wavelength M9?f`9  
    Intensity fpJ%{z2  
    Q;GcV&f;f  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。  2.'hr/.  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 ^0?ww&X  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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