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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: 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 "jCu6Rjd  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 c",*h  
    图1.二维光栅布局
    }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 $C\BcKlmv  
    X Position: 0.5 yjAL\U7`T  
    Direction: Negative Direction 8_8l.!~  
    Label: InputPlane1 Vc2`b3"Br  
    2D Transverse: g 'gdgfvn  
    Center Position: 4.5 hQ i2U  
    Half width: 5.0 B3BN`mdn>  
    Titlitng Angle: 45 l\mPHA23  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 nlYNN/@"  
    图2.波导结构(未设置周期)
    "fI6Cpc  
    vbNBLCwug  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 G?ZXWu.  
    将Linear2代码段修改如下: xwr8`?]y  
    Dim Linear2 s CRdtP  
    for m=1 to 8 2?5>o!C  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) }}[2SH'nH  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 Zh,71Umz  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" P%6~&woF  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" R8 T x[CJ5  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" >bxS3FCX  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" .h[:xYm  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" hj:,S |  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True R@0R`Zs  
    25T18&R  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 Q@niNDaW2  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    y^k$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 @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=  
    图4.远场计算对话框
    "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,  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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