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:
wn&5Ul9Elb •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。
C)RJjaOr •光栅布局
模拟和后处理分析
\Wn0,%x2 布局layout
pR,eus;8 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
4#fgUlV 图1.二维光栅布局
!8Mi+ZV p(8[n^~,i 用VB脚本定义一个2D光栅布局
kWKAtv5@w m35$4 步骤:
s6YnNJ,SK 1 通过在
文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。
|/M^q{h&7s 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 5ieF8F% Wafer Dimensions:
,QZNH?Cp/ Length (mm): 8.5
AB0>|. Width (mm): 3.0
\Q~HL_fy|Y z7PmyU
> 2D wafer properties:
3yXSv1 Wafer refractive index: Air
DZ*m"Bi 3 点击 Profiles 与 Materials.
"/~KB~bB t91z<Y| 在“Materials”中加入以下
材料:
tDQo1,(oY Name: N=1.5
zir?13N7 Refractive index (Re:): 1.5
dSkx*#FEE : 6|nXL
Name: N=3.14
UVlXDebl Refractive index (Re:): 3.14
S4!}7NOh vkK8D#K 4.在“Profile”中定义以下轮廓:
-SeHz.`N Name: ChannelPro_n=3.14
7+c}D>/`: 2D profile definition, Material: n=3.14
P6~&,a ~ ~U, Name: ChannelPro_n=1.5
E8Y(C_:s 2D profile definition, Material: n=1.5
6jpfo'uB$ %'3Y?d 6.画出以下波导结构:
}u&,;] a. Linear waveguide 1
'1NZSiv+C? Label: linear1
0\DlzIO Start Horizontal offset: 0.0
8HxtmFqG Start vertical offset: -0.75
^a # End Horizontal offset: 8.5
<)4>"SN&^ End vertical offset: -0.75
A`
)A=L Channel Thickness Tapering: Use Default
;>jLRx<KC Width: 1.5
ll#_v^ Depth: 0.0
)>+J`NFa Profile: ChannelPro_n=1.5
yE=tuHv(0 {K ,-fbE b. Linear waveguide 2
o7^u@*"F Label: linear2
.'Rz
tBv Start Horizontal offset: 0.5
ZD`p$:pT Start vertical offset: 0.05
t}m"rMbt End Horizontal offset: 1.0
YLkdT% End vertical offset: 0.05
!`qw"i Channel Thickness Tapering: Use Default
K!A;C#b! Width: 0.1
&C&?kS( Depth: 0.0
E7AYK& Profile: ChannelPro_n=3.14
~z&Ho hY}.2 7.加入水平平面波:
3+tr_psH Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
-l i71.M Input field Transverse: Rectangular
^^+vt8| X Position: 0.5
c8}jO=/5+ Direction: Negative Direction
*R8qnvE\() Label: InputPlane1
whb,2=gIE 2D Transverse:
E*]%@6tH Center Position: 4.5
FtmI\, Half width: 5.0
=qy{8MsjA Titlitng Angle: 45
-h1FrDBt Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
Rf0F`D k 图2.波导结构(未设置周期)
c,FhI~>R vI1UFD
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。
LAcK% 将Linear2代码段修改如下:
g'nN#O Dim Linear2
z3|)WS^ for m=1 to 8
3lo.YLP^ Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
Zrm!,qs Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
03^?+[C Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
ly)L%hG Linear2.SetAttr "Depth", "0"
b]XDfe Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
Qu6Q)dZ< Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
S1G=hgF_L Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
~ s# !\Ye Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
"u.4@^+i g4=6\vg 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。
ppXt8G3%x 图3.光栅布局通过VB脚本生成
* u{CnH xjO((JC 设置仿真参数
," ~4l&
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框
&XH{,fv$ 2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数:
mvrg!/0w TE simulation
]xf|xs Mesh Delta X: 0.015
WlfS|/\%V^ Mesh Delta Z: 0.015
}5{#f`Ca6 Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
x"xtILrI 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
69K*]s Number of Anisotropic PML layers: 15
.>bvI1 其它参数保持默认
DX)T}V&mP 运行仿真
WTZr{)e • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真
xfqW~& • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应
-4!i(^w[m/ • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。
e Zb8x Bp:i[9w 远场分析
衍射波
dab[x@#r> 1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
^d[s*,i? 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
fsVQZ$h73 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
{8as _ 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)
'@Q
aeFm 图4.远场计算对话框
8 ?+t+m[ .-W_m7&} 5. 在远场对话框,设置以下参数:
l:
X]$2; Wavelength: 0.63
%U$PcHOo Refractive index: 1.5+0i
2 -
? Angle Initial: -90.0
_O*"_^6 Angle Final: 90.0
|=CV.Su Number of Steps: 721
)/1,Ogb%_ Distance: 100, 000*wavelength
A! j4;=} Intensity
3kl\W[`? _8G 6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。
%`Q<_LTU 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
!`-/E']/ 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式