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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: '[AlhBX  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 :r{<zd>;  
    •光栅布局模拟和后处理分析 TE3lK(f  
    布局layout 9s\A\$("l  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 y0sR6TY)f  
    图1.二维光栅布局
    0z1ifg&  
    Xe$I7iKD  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 > V-A;S:  
    't:; irLW.  
    步骤: \k.{-nh  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 pMw*9s X  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 dP3CG8w5  
    Wafer Dimensions: nyQ&f'<   
    Length (mm): 8.5 FHj" nB  
    Width (mm): 3.0 7j@Hs[ *  
    zr-*$1eu  
    2D wafer properties: - Ajo9H  
    Wafer refractive index: Air fObg3S92  
    3 点击 Profiles 与 Materials. iW$_zgN  
    J\+0[~~  
    在“Materials”中加入以下材料 ((H^2KJn  
    Name: N=1.5 zZL6z4g  
    Refractive index (Re:): 1.5 3@kf@ Vf  
    I(i}c~ R  
    Name: N=3.14 a =J^  
    Refractive index (Re:): 3.14 dq(uVW^&ae  
    ff]6aR/ UQ  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: BF\XEm?!  
    Name: ChannelPro_n=3.14 Z InpMp  
    2D profile definition, Material: n=3.14 VJeu 8ZJ.  
    ;O,+2VzP%^  
    Name: ChannelPro_n=1.5 Lt u'W22  
    2D profile definition, Material: n=1.5 >"^ O"E  
    2L3)#22m*  
    6.画出以下波导结构: T$>WE= Y  
    a. Linear waveguide 1 qX/y5F`  
    Label: linear1 9B{k , 1  
    Start Horizontal offset: 0.0 \nXtH}9ZF  
    Start vertical offset: -0.75 ?4+9fE<Q  
    End Horizontal offset: 8.5 um jt]Gu[  
    End vertical offset: -0.75 2GP=&K/A  
    Channel Thickness Tapering: Use Default gqZ'$7So  
    Width: 1.5 v:IpMU-+\  
    Depth: 0.0 N4v~;;@(  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 ( l\1n;s*B  
    ASKf '\,dV  
    b. Linear waveguide 2 ,vr? 2k  
    Label: linear2 Njxv4cc  
    Start Horizontal offset: 0.5 /Gd=n  
    Start vertical offset: 0.05 Q A< Rhv,  
    End Horizontal offset: 1.0 (7vF/7BZ|_  
    End vertical offset: 0.05 <`.X$r*  
    Channel Thickness Tapering: Use Default nL5cK:  
    Width: 0.1 vx1c,8  
    Depth: 0.0 CNih6R  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 ?qP7Y nl  
    ZGBd%RWjG_  
    7.加入水平平面波: O9G[j=U  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: 3DzMB?I  
    Input field Transverse: Rectangular T/b6f;t-s  
    X Position: 0.5 B;M?,<%FRU  
    Direction: Negative Direction (jnQ -  
    Label: InputPlane1 I5`4Al  
    2D Transverse: lNz7u:U3  
    Center Position: 4.5 aT{_0m$G10  
    Half width: 5.0 |9uOUE  
    Titlitng Angle: 45 v_<rNc,z-s  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 P2NQHX  
    图2.波导结构(未设置周期)
    ^hG-~z<  
    )Lk639r  
    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。 ERUz3mjA/  
    将Linear2代码段修改如下: c?tBi9'Y]  
    Dim Linear2 n&L+wqJ  
    for m=1 to 8 lsJSYJG&  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) |ax3sAg  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 {Bk[rCl  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" S*==aftl(  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" YpWPz %`:  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" iIvc43YV%  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" O@tU.5*$5  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" aI%g2 q0f  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True <->{  
    `[z<4"Os   
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 FTX=Wyr  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    mi=Q{>rb  
    /'Ass(=6  
    设置仿真参数 q]\:P.x!>  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 i@C].X  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: AV:h BoO  
    TE simulation {}>0e:51  
    Mesh Delta X: 0.015 DjCqh-&L  
    Mesh Delta Z: 0.015 i/65v  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps D|lzGt  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 61Bwb]\f/|  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 . S!mf  
            其它参数保持默认 e|NG"<  
    运行仿真 Gk. ruQW"  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 g%ndvdb m  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 + @A  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 c%^7!FSg  
    hjU::m,WX  
    远场分析衍射 }'5MK  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” 6|K5!2  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 ySk R>y  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 G|[=/>~B  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) 9?A)n4b;  
    图4.远场计算对话框
    bH-ub2@qO  
    +s"hqm  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: [8.c8-lZ^  
    Wavelength: 0.63 6}Vf\j~  
    Refractive index: 1.5+0i kj|6iG  
    Angle Initial: -90.0 rR$h*  
    Angle Final: 90.0 GSY(  
    Number of Steps: 721 Kh"?%ZIa  
    Distance: 100, 000*wavelength QgrpBG  
    Intensity T!-\@PB !  
     jPC[_g  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 H;D>|q  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 Av @b!iw+  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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