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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: g ;LVECk  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 @h(!<Ux_  
    •光栅布局模拟和后处理分析 WgPgG0VJE  
    布局layout 7E(%9W6P  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 Pgev)rh[  
    图1.二维光栅布局
    Mj'lASI  
    Q c3?}os2  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 X HQh4W3  
    G_+Ph^  
    步骤: !.X _/$c  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 #TATqzA  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 e?=elN  
    Wafer Dimensions: v F[CWV.  
    Length (mm): 8.5 Pw  xIz  
    Width (mm): 3.0 ]#5^&w)'  
    -#%X3F7/w  
    2D wafer properties: |*E"G5WZM  
    Wafer refractive index: Air i6PE6> 1/  
    3 点击 Profiles 与 Materials. &-4 ?!  
    gIBpOPr^d  
    在“Materials”中加入以下材料 xE1rxPuq)d  
    Name: N=1.5 ]>vf9]  
    Refractive index (Re:): 1.5 <`+zvUx^?  
    J[r^T&o  
    Name: N=3.14 ls]H6z*q  
    Refractive index (Re:): 3.14 Xl?YB Z}  
    (H1lqlVWV#  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: 7V 'Le2T'  
    Name: ChannelPro_n=3.14 !&JiNn('  
    2D profile definition, Material: n=3.14 R+F,H`  
    ]v GgJ<  
    Name: ChannelPro_n=1.5 :A#+=O0\z  
    2D profile definition, Material: n=1.5 Qg>0G%cXU  
    xx0k$Dqt2I  
    6.画出以下波导结构: cUsL 6y  
    a. Linear waveguide 1 s ^3[W0hL  
    Label: linear1 EZ{/]gCK  
    Start Horizontal offset: 0.0 $`v+4]   
    Start vertical offset: -0.75 ^r4|{  
    End Horizontal offset: 8.5 CpSK(2j  
    End vertical offset: -0.75 t\|J&4!Y  
    Channel Thickness Tapering: Use Default .HCaXFW  
    Width: 1.5 x5PPu/  
    Depth: 0.0 KK$ a;/  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 *;P2+cE>H3  
    QXB|!'  
    b. Linear waveguide 2 /W0E(8:C)  
    Label: linear2 .<dOED{v  
    Start Horizontal offset: 0.5 v~aLTI  
    Start vertical offset: 0.05 &M= 3{[  
    End Horizontal offset: 1.0 p;e$kg1  
    End vertical offset: 0.05 (JU_8j!  
    Channel Thickness Tapering: Use Default shNE~TA  
    Width: 0.1 IhwN],-V  
    Depth: 0.0 W\NG>t  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 NhCAv +  
    "8?TSm8  
    7.加入水平平面波: h(|;\~  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: yYk|YX(7U  
    Input field Transverse: Rectangular ,m:6qdN  
    X Position: 0.5 egWx9xX  
    Direction: Negative Direction ]/[0O+B?  
    Label: InputPlane1 qS| AdkNL  
    2D Transverse: LGfmUb-{]  
    Center Position: 4.5 ?^F5(B[+Y  
    Half width: 5.0 !h*B (,  
    Titlitng Angle: 45 aH  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 8J):\jAZ6  
    图2.波导结构(未设置周期)
    ZHcONYAr  
    jNIUsM 8e  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 WDvV LU`  
    将Linear2代码段修改如下: !")WZq^`  
    Dim Linear2 DUhT>,~]  
    for m=1 to 8 p&uCp7]U  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) q#|r   
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 M_; w %FV  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" hRLKb}  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" 9ClF<5?M  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" ,$ mLL  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" ^9s"FdB]24  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" uD[^K1Ag]^  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True 5)8 .  
    W%WC(/hor  
    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。 6$DG.p  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    k0knPDbHv  
    ^7<[}u;qF  
    设置仿真参数 !YIb  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 i j!*CTG  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: g&XhQ.aa  
    TE simulation {n6\g]p3  
    Mesh Delta X: 0.015 zG<0CZQ8  
    Mesh Delta Z: 0.015 (<n>EF#  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps 1P \up   
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 u,\xok"  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 p[b7E`7  
            其它参数保持默认 -C=]n<ak  
    运行仿真 \"t`W:  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 r.9 $y/5  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 J7_8$B-j7  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 {aT92-D3  
    D?%e"*>  
    远场分析衍射 1aVgwAI  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” &`m~o/  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 5"[y FmP*  
    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 ~ J%m  
    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) @|Z*f\  
    图4.远场计算对话框
    (5>{?dR)|  
    5vYsA1Z  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: 9Y\F53p&j  
    Wavelength: 0.63 "\}21B~{7'  
    Refractive index: 1.5+0i 0:s8o@}  
    Angle Initial: -90.0 rpx 0|{m  
    Angle Final: 90.0 G;Us-IRZ  
    Number of Steps: 721 JtThkh'-"  
    Distance: 100, 000*wavelength Dxz5NW4  
    Intensity HK^a:BI  
    zo/0b/lQ  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 WT I'O  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 {7/A  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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