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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: tR kF   
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 }91*4@B7  
    •光栅布局模拟和后处理分析 XAe\s`  
    布局layout 2 P=[  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 pz{'1\_+9  
    图1.二维光栅布局
    ((XE\V\}Z  
    089 k.WG  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 LheFQ A  
    k<H%vg>{~s  
    步骤: 2 nv[1@M  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 U&X2cR &a  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 IV'p~t  
    Wafer Dimensions: w5`#q&?  
    Length (mm): 8.5 iv*V#J>  
    Width (mm): 3.0 owvS/"@  
    #ly@;!M  
    2D wafer properties: ?~J i-{#X  
    Wafer refractive index: Air 69-:]7.g  
    3 点击 Profiles 与 Materials. N2BI_,hI1  
    k;k}qq`d  
    在“Materials”中加入以下材料 gxwo4.,  
    Name: N=1.5 ldGojnS  
    Refractive index (Re:): 1.5 7Y1GUIRa3  
    9Hd;35 3Q  
    Name: N=3.14 ,> n% ~'gb  
    Refractive index (Re:): 3.14 /@hJpz|+   
    5,1{Tv`  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: _T5)n=|  
    Name: ChannelPro_n=3.14 "xe=N  
    2D profile definition, Material: n=3.14 Tk*w3c"$  
    UZGDdP  
    Name: ChannelPro_n=1.5 E V2  )  
    2D profile definition, Material: n=1.5 !4WEk  
    * RWm47  
    6.画出以下波导结构: 5+- I5HX|~  
    a. Linear waveguide 1 n2 {SV  
    Label: linear1 :]PM_V|  
    Start Horizontal offset: 0.0 D'b#,a;V  
    Start vertical offset: -0.75 $d/&k`  
    End Horizontal offset: 8.5 -Fxmsi  
    End vertical offset: -0.75 Dzl;-]S  
    Channel Thickness Tapering: Use Default \}5p0.=  
    Width: 1.5 1D F/6y  
    Depth: 0.0 d;7 uFh|o  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 ]E3<UR  
    V5mlJml2(  
    b. Linear waveguide 2 wJeG(h  
    Label: linear2 5|I55CTx  
    Start Horizontal offset: 0.5 t{dSX?<nt  
    Start vertical offset: 0.05 8 Ti G3  
    End Horizontal offset: 1.0 #aar9  
    End vertical offset: 0.05 I7n3xN&4"  
    Channel Thickness Tapering: Use Default @?kM'*mrZM  
    Width: 0.1 o31Nmy Ni  
    Depth: 0.0 RO&H5m r%@  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 nwA8ALhE  
    2-'Opu  
    7.加入水平平面波: CSTI?A"P  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: At6qtoPRA  
    Input field Transverse: Rectangular a.@qGsIH  
    X Position: 0.5 `_vB+a  
    Direction: Negative Direction kW@,$_cK  
    Label: InputPlane1 `.%JjsD<  
    2D Transverse: _Ov;4nt!  
    Center Position: 4.5 &QNY,Pj  
    Half width: 5.0 zR;X*q"T$4  
    Titlitng Angle: 45  k5`OH8G  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 G8Z4J7^  
    图2.波导结构(未设置周期)
    *Dmx&F=3,5  
    "*z_O  
    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。 .8WXC   
    将Linear2代码段修改如下: _ oFs #kW  
    Dim Linear2  \ %=9  
    for m=1 to 8 MZ> 6o5K|  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) Ge+0-I6Ju  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 "LhvzM-<8  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" (ljF{)Ml+=  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" $wB^R(f@  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" c{+AJ8  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" V 9wI\0  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" %+)o'nf"U  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True uC3:7  
    L!Cz'm"Nl  
    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。 ^].jH+7i*  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    ao" %WX  
    ?, r~=  
    设置仿真参数 6 K` c/)  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 <A5]]{9 +  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: e({9]  
    TE simulation H( jXI  
    Mesh Delta X: 0.015 fBn"kr;  
    Mesh Delta Z: 0.015 l_tw<`Ep  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps I<td1Y1q  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 %+>s#Q2d  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 @Ky> 9m{  
            其它参数保持默认 b2,mCfLsv  
    运行仿真 $2^`Uca  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 (>4aibA'P  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 2& PPz}Sw  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 51C2u)HE  
    <h).fX  
    远场分析衍射 Y9=K]GB  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” {`=0 |oP}  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 ]uj=:@  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 `;|5  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) u]-_<YZ'B  
    图4.远场计算对话框
    {5r0v#;  
    g"s$}5{8:  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: TGXa,A{  
    Wavelength: 0.63 {GDmVWG0q  
    Refractive index: 1.5+0i )n49lr6 X  
    Angle Initial: -90.0 u 's`*T@.  
    Angle Final: 90.0 SzwQOs*  
    Number of Steps: 721 2~[@_  
    Distance: 100, 000*wavelength v~3B:k:?l  
    Intensity vu!d)Fy  
    j"^ +oxH  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 99$ 5`R;  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 eI.2`)>  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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