[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： YZ7.1`8  
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。 r|Z{-*`  
•光栅布局模拟和后处理分析 ?4uL-z](V  
布局layout "jCu6
Rjd  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 c",*h  
}2oc#0  
7:~_D7n  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 0{mex4  
DNi+"[~&P  
步骤： ! P4*+')M  
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 !m$jk2<  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 8k79&|  
Wafer Dimensions： Z:gyz$9w  
Length (mm): 8.5 *ui</+  
Width (mm): 3.0 !9x}  
9 $X-  
2D wafer properties: 5-M-X#(  
Wafer refractive index: Air =c7;r]Ol  
3 点击 Profiles 与 Materials. \NC3'G:Ii  
P;*(hY5&  
在“Materials”中加入以下材料： M=Wz  
Name: N=1.5 %)n=x ne  
Refractive index (Re:): 1.5 mc3"`+o  
05[SC}MCA  
Name: N=3.14 11lsf/IP  
Refractive index (Re:): 3.14 v,t:+ !8  
v0y(58Rz.  
4.在“Profile”中定义以下轮廓： j.YA2mr  
Name: ChannelPro_n=3.14 NVs@S-rpX  
2D profile definition, Material: n=3.14 #;<Y[hR{P  
j!ch5A  
Name: ChannelPro_n=1.5 1eKT^bgM  
2D profile definition, Material: n=1.5 svSVG:48  
t&p|Ynz?i  
6．画出以下波导结构： = /8cp  
a. Linear waveguide 1 E.f%H(b  
Label: linear1 4I7>f]=)  
Start Horizontal offset: 0.0 cNH7C"@GVu  
Start vertical offset: -0.75 ElXFeJ%[G  
End Horizontal offset: 8.5 liSmjsk  
End vertical offset: -0.75 `{Ul!  
Channel Thickness Tapering: Use Default Cyp'?N  
Width: 1.5 /(LL3cZK  
Depth: 0.0 <QvOs@i*  
Profile: ChannelPro_n=1.5 Mfs?x a  
t^L]/$q  
b. Linear waveguide 2 j#6.Gq  
Label: linear2 9VT;ep  
Start Horizontal offset: 0.5 2?x4vI np;  
Start vertical offset: 0.05 cu6Opq9  
End Horizontal offset: 1.0 ry!!9Z>9n  
End vertical offset: 0.05 `2snz1>!j  
Channel Thickness Tapering: Use Default {8aTV}Ha2  
Width: 0.1 Q20%"&Xp]  
Depth: 0.0 6wxs1G  
Profile: ChannelPro_n=3.14 nrb Ok4Dz  
1"g<0 W  
7.加入水平平面波： xfQ1T)F3g  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: AR=]=8  
Input field Transverse: Rectangular $C\BcKlmv  
X Position: 0.5 yjAL\U7`T  
Direction: Negative Direction 8_8l.!~  
Label: InputPlane1 Vc2`b3"Br  
2D Transverse: g'gdgfvn  
Center Position: 4.5 hQi2U  
Half width: 5.0 B3BN`mdn>  
Titlitng Angle: 45 l\mPHA23  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 nlYNN/@"  
"fI6Cpc  
vbNBLCwug  
8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 G?ZXWu.  
将Linear2代码段修改如下: xwr8`?]y  
Dim Linear2 s CRdtP  
for m=1 to 8 2?5>o!C  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) }}[2SH'nH  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 Zh,71Umz  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" P%6~&woF  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" R8Tx[CJ5  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" >bxS3FCX  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" .h[:xYm  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" hj:,S|  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True R@0R`Zs  
25T18&R  
点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。 Q@niNDaW2  
y^k$Us  
$Y;RKe9  
设置仿真参数 SIllU  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 Tk>#G{Wb-  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： ?(PKeq6  
TE simulation JVJMgim)0  
Mesh Delta X: 0.015 iwq!w6+  
Mesh Delta Z: 0.015 nNm`
Hfi  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps J05e#-)<K  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 5bIw?%dk(  
Number of Anisotropic PML layers: 15 DqPw#<"H  
        其它参数保持默认 /{[o~:'p  
运行仿真 ZG:{[sT  
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 R/_&m$ZB  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 omFz@  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 ?5p>BER?  
>usL*b0%  
远场分析衍射波 @L`jk+Y0vF  
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” lMt=|66  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 >eaaaq9B-  
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 CAlCDfKW}  
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) B:<VA=  
"N;EL0=  
YQ}o?Q$z  
5. 在远场对话框，设置以下参数： _M1%Z~  
Wavelength: 0.63 -/4P3SG/
 
Refractive index: 1.5+0i jo7\`#(Q  
Angle Initial: -90.0 o4;(Zi#Z  
Angle Final: 90.0 ~~.}ah/_d  
Number of Steps: 721 gIfh3D=yX  
Distance: 100, 000*wavelength IgzQr>  
Intensity YR70BOxK  
xLE)/}y_7H  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 rjP/l6 ~'  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 NlqImM=r,