切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 805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
    6409
    光币
    26190
    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: Z'wGZ(  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 <P5 7s+JK  
    •光栅布局模拟和后处理分析 Z4k'c+  
    布局layout uY&t9L8  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 SR4 mbQ:  
    图1.二维光栅布局
    P!R`b9_U  
    /p|L.&`U  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 @Y%i`}T%(  
    _k)EqPYu@  
    步骤: ` b)i;m  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 C61E=$  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 oJc v D  
    Wafer Dimensions: g s%[Cv  
    Length (mm): 8.5 u~'j?K.^  
    Width (mm): 3.0 PmUq~YZ7  
    6(B[(Af  
    2D wafer properties: vf!lhV-UG+  
    Wafer refractive index: Air O2~Q(q'   
    3 点击 Profiles 与 Materials. D'Kiy  
    :<6gP(  
    在“Materials”中加入以下材料 }vX 1@n7T6  
    Name: N=1.5 |v"&Y  
    Refractive index (Re:): 1.5 E**Hu9  
    ?J5E.7o  
    Name: N=3.14 `! )^g/>0i  
    Refractive index (Re:): 3.14 +qa^K%K  
    )9 {!=k  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: \k%j  
    Name: ChannelPro_n=3.14 )5<c8lzp  
    2D profile definition, Material: n=3.14 0fw>/"v  
    mN" g~o*  
    Name: ChannelPro_n=1.5 \lpvRZ\L&g  
    2D profile definition, Material: n=1.5 \2 [  
    JIMi~mEiN  
    6.画出以下波导结构: Mgux (5`;  
    a. Linear waveguide 1 Z"9D1Uk  
    Label: linear1 qc/)l~]?g{  
    Start Horizontal offset: 0.0 <xD6}h/  
    Start vertical offset: -0.75 $btk48a7  
    End Horizontal offset: 8.5 rVb61$  
    End vertical offset: -0.75 xtd1>|  
    Channel Thickness Tapering: Use Default Wl{}>F`W[  
    Width: 1.5 r4pR[G._  
    Depth: 0.0 K1*V\WRW5  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 @=6$ImU  
    o=Kd9I#  
    b. Linear waveguide 2 ;/(<yu48  
    Label: linear2 cx+%lco!  
    Start Horizontal offset: 0.5 Y-P?t+l  
    Start vertical offset: 0.05 $G#)D^-5G  
    End Horizontal offset: 1.0 'dd[= vzK  
    End vertical offset: 0.05 oN.#q$\` k  
    Channel Thickness Tapering: Use Default K;~I ;G  
    Width: 0.1 %H7H0 %qW  
    Depth: 0.0 hODq& 9!  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 TE@bV9a  
    C <q@C!A  
    7.加入水平平面波: 6V @ [< d  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: +`~kt4W  
    Input field Transverse: Rectangular 8'VcaU7Nh  
    X Position: 0.5 HhT6gJWrU  
    Direction: Negative Direction w4;1 ('  
    Label: InputPlane1 DZU} p  
    2D Transverse: `j(-y`fo  
    Center Position: 4.5 e-YMFJtoK}  
    Half width: 5.0 \']_y\  
    Titlitng Angle: 45 {GQRJ8m  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 3/RNStd<L!  
    图2.波导结构(未设置周期)
    e~Z>C>J  
    Xs$UpQo  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 '>dx~v %  
    将Linear2代码段修改如下:  uzaD K  
    Dim Linear2 ? VHOh9|AT  
    for m=1 to 8 ivP#qM1*;  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) f VpE&F  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 )\l(h%s[I  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"  z-;{pPZ  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" HpR(DG) ?  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" bjB4  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" {Nny .@P)H  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" VK]sK e  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True vUgMfy&  
    ^ub@ Jwe  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 ])$Rw $`w  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    ^Z:qlYZ  
    FKk.BA957h  
    设置仿真参数 ~Jx0#+z9V  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 4Y4QR[>IU3  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: iCh,7I,m  
    TE simulation @hj5j;NHK  
    Mesh Delta X: 0.015 '( yjq<  
    Mesh Delta Z: 0.015 C *U,$8j|}  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ^mCKRWOP'  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 =.8fES  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 geSH3I   
            其它参数保持默认 +|TFxaVz  
    运行仿真 PuGc{kt  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 F4 :#okt  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 @_C?M5v  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 <~R{U> zO  
    ad,pHJ`  
    远场分析衍射 f,'9Bj. ~  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” >m4Q*a4M  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 clO9l=g  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 =p 7eP  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) db5@+_  
    图4.远场计算对话框
    IO}53zn<l  
    T6fm`uL&L  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: ])H[>.?K  
    Wavelength: 0.63 Q,< V)  
    Refractive index: 1.5+0i bz\-%$^k  
    Angle Initial: -90.0 *_CzCl^   
    Angle Final: 90.0 xty)*$C>  
    Number of Steps: 721 :|PgGhW  
    Distance: 100, 000*wavelength 'fr~1pmx#3  
    Intensity E7>D:BQ\2  
    /O&{fo  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 k{-#2Qz  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 X>4qL'b:z  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
    分享到