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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: VDP \E<3"  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 i5 F9*  
    •光栅布局模拟和后处理分析 , HE +|y#  
    布局layout  9> k-";  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 E|fQbkfw  
    图1.二维光栅布局
    +sc--e?  
    >AT T<U=  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 hO@VYO   
    <..|:0Q&~  
    步骤: (G 3S+T 9  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 !DUC#)F  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 Iq[Z5k(K  
    Wafer Dimensions: ;,yjkD[mWE  
    Length (mm): 8.5 P@z,[,sy"$  
    Width (mm): 3.0 y=)xo7 (  
     1ZF>e`t8  
    2D wafer properties:  e ):rr*  
    Wafer refractive index: Air H_CX5=Nq^  
    3 点击 Profiles 与 Materials. i>`!W|=_  
    qJZ5w }  
    在“Materials”中加入以下材料 4/tp-dBip  
    Name: N=1.5 +/E yX =  
    Refractive index (Re:): 1.5 KLn.vA.  
    Tp7slKc0p  
    Name: N=3.14 aA-gl9  
    Refractive index (Re:): 3.14 `:I<Jp  
    ZRd,V~iz  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: Y@Zv52,  
    Name: ChannelPro_n=3.14 jw"]U jub  
    2D profile definition, Material: n=3.14 VTt{ 0 ~  
    ,{br6*E  
    Name: ChannelPro_n=1.5 WTcrfs)T  
    2D profile definition, Material: n=1.5 GrB+Y!{{  
    *uq}jlD`!  
    6.画出以下波导结构: @m=xCg.Z  
    a. Linear waveguide 1 I;<aJo6Yl  
    Label: linear1 TEK]$%2  
    Start Horizontal offset: 0.0 1[;~>t@C  
    Start vertical offset: -0.75 :sY pZX1  
    End Horizontal offset: 8.5 u`]J]gE  
    End vertical offset: -0.75  H?(I-vO  
    Channel Thickness Tapering: Use Default fQ,L~:Y =  
    Width: 1.5 2yyJ19Iul  
    Depth: 0.0 o=1M<dL  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 /b)V=mcR  
    }sm PP*  
    b. Linear waveguide 2 1%nE  
    Label: linear2 4{s3S2f =  
    Start Horizontal offset: 0.5 Yc,qXK-  
    Start vertical offset: 0.05 `bJ+r)+5  
    End Horizontal offset: 1.0 X. =%  
    End vertical offset: 0.05 5Cp6$V|/kv  
    Channel Thickness Tapering: Use Default EC4RA'Bg1k  
    Width: 0.1 X7*i -v@  
    Depth: 0.0 R4V~+tnbG&  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 SeC[,  
    $#k8xb  
    7.加入水平平面波: {v,O  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: <&+\X6w[  
    Input field Transverse: Rectangular mct$.{~  
    X Position: 0.5 P)2.Gx/  
    Direction: Negative Direction hw@ `Q@  
    Label: InputPlane1 1FCHqqZ=  
    2D Transverse: KL8G2"Z  
    Center Position: 4.5 f+/AD  
    Half width: 5.0 ;w/|5 ;{A;  
    Titlitng Angle: 45 3:XF7T  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 fR& ;E  
    图2.波导结构(未设置周期)
    ^11y8[[  
    tf VK  
    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。 R<J1bH1n3  
    将Linear2代码段修改如下: ]>33sb S6  
    Dim Linear2 F.s*^}L[  
    for m=1 to 8 o~vUqj?BA  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) 9\_^"5l  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 V6:S<A  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" B~[QmK  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" /YP,Wfd%  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" <}@*i  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" 4pin\ZS:C  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" [IF5Iv\b  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True s\)0f_I  
    s+@+<QE  
    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。 k//l~A9m  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    _</>`P[  
    :6 , `M,  
    设置仿真参数 ; S(KJV  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 *Vbf ;=Mb  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: J <"=c z$  
    TE simulation + [JvpDv%  
    Mesh Delta X: 0.015 C#^V<:9  
    Mesh Delta Z: 0.015 \F$Vm'f_  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps &tNnW   
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 lo1<t<w`  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 H{}Nr 4  
            其它参数保持默认 5Iql%~_x  
    运行仿真 A5UZUU^  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 o =oXL2}  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 FN$sST  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 EO&PabZWR  
    ?5N7,|K)  
    远场分析衍射 s?fO)7ly  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” >1}RiOd3  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 qhdY<[6  
    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 v%ldg833l  
    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) >@g+%K]  
    图4.远场计算对话框
    B<p-qPR K  
    ,P%a0\  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: n=z=%T6  
    Wavelength: 0.63 }{R?i,j(  
    Refractive index: 1.5+0i mMNT.a  
    Angle Initial: -90.0 ^^9O9]  
    Angle Final: 90.0 n A<#A  
    Number of Steps: 721 c:J;Q){Xz  
    Distance: 100, 000*wavelength ?~%Go  
    Intensity _Q**4  
    8h.Dc&V  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 !Ojf9 6is  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 Jq5](F!z  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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