[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： iHOvCrp+X  
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。 Mw$.B#  
•光栅布局模拟和后处理分析 1b"3]?  
布局layout $5yH8JU  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。  -Ly A  
MW.,}f  
Ils
^t  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 _k5-Wd5Ypw  
`l}r&z(8  
步骤： 8F`799[p  
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 ez*
O'U  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 af2yng  
Wafer Dimensions： ~D Ta%J  
Length (mm): 8.5 =^3B&qQNq  
Width (mm): 3.0 "C%* 'k  
LfS]m>>e  
2D wafer properties: :j!N7c{  
Wafer refractive index: Air A v%'#1w<"  
3 点击 Profiles 与 Materials. Q\v^3u2;m`  
q"^T}d d,  
在“Materials”中加入以下材料： N%
+C5e<  
Name: N=1.5 ]a=Bc~g91  
Refractive index (Re:): 1.5 fyt`$y_E[  
?9AtFT  
Name: N=3.14 EY 9N{  
Refractive index (Re:): 3.14 IDv|i.q3  
!F*CEcB  
4.在“Profile”中定义以下轮廓： 8:(e~? f6  
Name: ChannelPro_n=3.14 <DM:YWNa  
2D profile definition, Material: n=3.14 wrt^0n'r)c  
%Nm69j-5%  
Name: ChannelPro_n=1.5 Ej64^*  
2D profile definition, Material: n=1.5 g JMv  
@8GW?R  
6．画出以下波导结构： MDKiwT@#  
a. Linear waveguide 1 k7Z1Y!n7  
Label: linear1 j*)K> \  
Start Horizontal offset: 0.0 IGtqY8  
Start vertical offset: -0.75 *l4`2eqZ  
End Horizontal offset: 8.5 Nl`8Kcv  
End vertical offset: -0.75 }fKpih  
Channel Thickness Tapering: Use Default 7Cj6Kw5k  
Width: 1.5 VN9C@ ;'$  
Depth: 0.0 ,t_Fo-i7vI  
Profile: ChannelPro_n=1.5 %phv<AW  
LK[%}2me  
b. Linear waveguide 2 x?B8b-*  
Label: linear2 (t)a u  
Start Horizontal offset: 0.5 DR6 OR B7  
Start vertical offset: 0.05 Tb6c]?'U  
End Horizontal offset: 1.0 ${%*O}$  
End vertical offset: 0.05 UA}oOteG  
Channel Thickness Tapering: Use Default F[SY
s/M  
Width: 0.1 & ]/Z~Vt  
Depth: 0.0 v(tr:[V  
Profile: ChannelPro_n=3.14 Pa!r*(M)C  
6+[7UH~pm^  
7.加入水平平面波： 9>"To  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: 7EAkY`Op  
Input field Transverse: Rectangular  "Aq-H g  
X Position: 0.5 lE?F Wt  
Direction: Negative Direction 4^O'K;$leD  
Label: InputPlane1 "xV9$m>
 
2D Transverse: &t\KKsUtd  
Center Position: 4.5 M _
z-~G  
Half width: 5.0 :2fz4n0{/  
Titlitng Angle: 45 Qm\VZ<6/5  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 a~F`{(Q2  
`<L6Q2Y>j  
_ADK8a6%)  
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}4itm  
将Linear2代码段修改如下: Dab1^H!KT  
Dim Linear2 JUlV$b.)J  
for m=1 to 8 .Lk2S "+  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) 'J`%[,@V  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 HEjrat;5  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" An e.sS  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" R3$K[Lv,  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" Rz!E=1Y$  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" Y`u.P(7#  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" X192Lar  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True 0r+%5}|-K  
^vmyiF  
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>["u6J#  
m"!!)
 
;ml;{<jI  
设置仿真参数 K6.
*)7$#  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 l}?'U  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： Q b5AQf30  
TE simulation '~E&^K5hr  
Mesh Delta X: 0.015 @,-xaZ[  
Mesh Delta Z: 0.015 m3k}Q3&6Z  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ,!f*OWnZ  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 B=/*8,u  
Number of Anisotropic PML layers: 15 10JxfDceD  
        其它参数保持默认 )h~MIpWR  
运行仿真 PF1m :Iz`d  
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 Z50]g  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 CW Y'
q  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 P(W7,GD,k  
=^P<D&%q  
远场分析衍射波 a<[@p  
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” Ywf.,V  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 ;&|ja]r  
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 hIw<gb4J%  
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) ~<pGiW'w5  
1x]U&{do  
Nvs8t%  
5. 在远场对话框，设置以下参数： WZ'3
 
Wavelength: 0.63 bf `4GD(  
Refractive index: 1.5+0i b0i]T?#  
Angle Initial: -90.0 EM*YN=So  
Angle Final: 90.0 UKx91a}g  
Number of Steps: 721 tWi@_Rlx;  
Distance: 100, 000*wavelength #Vanw!  
Intensity r}P{opn$t  
aF$HF;-y  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 GP uAIoBo  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 ;""V s6