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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: Q GoBugU  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 Sz'H{?"  
    •光栅布局模拟和后处理分析 XKQ\Ts2<k  
    布局layout La 9:qpj  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。  aWTvowA  
    图1.二维光栅布局
    'U/X<LCl  
    ["7]EW\!:  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 cf{rK`Ff^  
    I/`\>Hk  
    步骤: .wvgH i  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 ! a!^'2  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 k,0lA#>  
    Wafer Dimensions: ,\^RyHg  
    Length (mm): 8.5 W6Z3UJ-  
    Width (mm): 3.0 1kdQh&~G  
    S #6:!  
    2D wafer properties: 9J4gDw4<  
    Wafer refractive index: Air l37) Q  
    3 点击 Profiles 与 Materials. 1}XESAX;0  
    [MI?  
    在“Materials”中加入以下材料 >uy(N  
    Name: N=1.5 >'g>CD!  
    Refractive index (Re:): 1.5 R^+,D  
    yD:}&!\}  
    Name: N=3.14 [Zj6v a  
    Refractive index (Re:): 3.14 >m'n#=yap  
    0Ma3  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: sMHP=2##  
    Name: ChannelPro_n=3.14 oF {u  
    2D profile definition, Material: n=3.14 4khc*fh  
    g7@.Fa.u'!  
    Name: ChannelPro_n=1.5 ay`A Gr  
    2D profile definition, Material: n=1.5 -kkp Ew\  
    </-aG[Fi  
    6.画出以下波导结构: B82SAV/O  
    a. Linear waveguide 1 dk[MT'DV  
    Label: linear1 .\}nDT  
    Start Horizontal offset: 0.0 fj:q_P67o  
    Start vertical offset: -0.75 dSPye z  
    End Horizontal offset: 8.5 W0;MGBfb  
    End vertical offset: -0.75 I6lWB(H!u  
    Channel Thickness Tapering: Use Default 7I;A5f  
    Width: 1.5 1|/-Ff"1@  
    Depth: 0.0 _4-UM2o;  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 u.9syr  
    IEeh9:Km  
    b. Linear waveguide 2 .F^372hH3  
    Label: linear2 SEXmVFsQ  
    Start Horizontal offset: 0.5 /?_5!3KJ  
    Start vertical offset: 0.05 -v &  
    End Horizontal offset: 1.0 r";;Fk#5  
    End vertical offset: 0.05 AoFxho  
    Channel Thickness Tapering: Use Default D5$| vv1  
    Width: 0.1 G^&P'*  
    Depth: 0.0 s~n@|m9k  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 v)s; wD  
    .ovG_O  
    7.加入水平平面波: pWOK~=t  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: j7sRmQCl  
    Input field Transverse: Rectangular X3Yi|dyn T  
    X Position: 0.5 }zy h!  
    Direction: Negative Direction =kDh:&u%  
    Label: InputPlane1 H tAO9  
    2D Transverse: rPUk%S  
    Center Position: 4.5 wS @-EcCB  
    Half width: 5.0 :O/QgGZN$  
    Titlitng Angle: 45 H}PZJf_E  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 N"-U)d-.  
    图2.波导结构(未设置周期)
    s~g0VNu Y  
    7 (pl HW|  
    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。 DTo P|P  
    将Linear2代码段修改如下: (Q[(]dfc  
    Dim Linear2 vNSeNS@jxC  
    for m=1 to 8 D]NJ ^.X  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) 5h@5.-}  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 L.Tu7+M4  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" Kw87 0n<  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" |}D5q| d@n  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" kX "*kD  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" fp?cb2'7  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" A# Ne07d  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True YlJ_$Q[  
    5\.w\  
    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。 /y[zOT6  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    >bbvQb +j  
    E@CK.-N|  
    设置仿真参数 8Bwm+LYr-  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 ,KFF[z  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: /4{IxQk  
    TE simulation 9?zi  
    Mesh Delta X: 0.015  >^J  
    Mesh Delta Z: 0.015 $*c!9Etl4  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps  >B$J  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 DT[WO_=  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 bmI6OIWl  
            其它参数保持默认 \%Lj !\  
    运行仿真 PaZd^0'!Z  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 bBgyLyg  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 qx";G  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 .Zm de*b  
    /amWf^z  
    远场分析衍射 +Y"HbNz  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” St;@ZV  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 8 Az|SJ<  
    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 ]6@6g>f?  
    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) {+jO/ZQu5  
    图4.远场计算对话框
    @Zw[LIQ*  
    e`bP=7`0  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: 1{.5X8y1x  
    Wavelength: 0.63 N4$ K {  
    Refractive index: 1.5+0i o(eh.  
    Angle Initial: -90.0 rj/1AK  
    Angle Final: 90.0 y,Z2`Zmu  
    Number of Steps: 721 CG] /.  
    Distance: 100, 000*wavelength uxbLoE  
    Intensity DA^!aJ6iF  
    Mk8k,"RG&Z  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 Y lhKP;  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 \JDxN  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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