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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: Su`LBz"  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 Li~(kw3  
    •光栅布局模拟和后处理分析 csE 9Ns  
    布局layout &09z`* ,  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 YVt#( jl  
    图1.二维光栅布局
    6*,'A|t?y  
    }&#R-eQT  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 V\^rs41$;  
    02E-|p;  
    步骤: XH4!|wz  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 >B(%$jG Z  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 , f9V`Pz)  
    Wafer Dimensions: #g[jwl'  
    Length (mm): 8.5 ,9<}V;(  
    Width (mm): 3.0 qS<a5`EA  
    a@`15O:  
    2D wafer properties: L6`(YX.:  
    Wafer refractive index: Air yoa"21E$  
    3 点击 Profiles 与 Materials. `<&RZB2  
    tWR>I$O8F  
    在“Materials”中加入以下材料 )\!_`ob  
    Name: N=1.5 'Lu7cb^  
    Refractive index (Re:): 1.5 c:etJ  
     jL8[;*^G  
    Name: N=3.14 Dyv 6K_,  
    Refractive index (Re:): 3.14 Cj31>k1  
    :l>&5w;  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: N*z_rZE  
    Name: ChannelPro_n=3.14 Jydz2 zt!  
    2D profile definition, Material: n=3.14 7=C$*)x  
    2RXU75VY  
    Name: ChannelPro_n=1.5 ({ 'I;]AQ  
    2D profile definition, Material: n=1.5 &LM@_P"T  
    1}+lL)-!  
    6.画出以下波导结构: 19-|.9m(  
    a. Linear waveguide 1 N,U<.{T=A  
    Label: linear1 rlG& wX  
    Start Horizontal offset: 0.0 =au7'i|6  
    Start vertical offset: -0.75 <#AS[Q[N  
    End Horizontal offset: 8.5 8 CKN^8E  
    End vertical offset: -0.75 OB"Ur-hJ0  
    Channel Thickness Tapering: Use Default xGsg'  
    Width: 1.5 pN# \  
    Depth: 0.0 *olV Y/'O  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 g]au|$L4  
    &}}c>]m  
    b. Linear waveguide 2 sYnf #'  
    Label: linear2 \| qr&(PG  
    Start Horizontal offset: 0.5 E>|[@Z  
    Start vertical offset: 0.05 ERcj$ [:T(  
    End Horizontal offset: 1.0 ph\KTLU  
    End vertical offset: 0.05 :SFcnYv0  
    Channel Thickness Tapering: Use Default k( l  
    Width: 0.1 2{ ^k*Cfd  
    Depth: 0.0 Wr+?ul*_  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 I3Gz,y+  
    mFCDwh]  
    7.加入水平平面波: 1F?`.~q  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: Lc,`  
    Input field Transverse: Rectangular ioxs x>e<  
    X Position: 0.5 3LXS}~&  
    Direction: Negative Direction *m2{6N_  
    Label: InputPlane1 M$&aNt;  
    2D Transverse: H^y%Bi&^  
    Center Position: 4.5 H9nVtS{x  
    Half width: 5.0 U~!yGjF  
    Titlitng Angle: 45 F-i`GMWC  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 Vk%[N>  
    图2.波导结构(未设置周期)
    0I6[`*|SX  
    5IOMc 4v  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 qMy>: ,)Z  
    将Linear2代码段修改如下: T=lir%q  
    Dim Linear2 72rnMHq  
    for m=1 to 8 ?VC[%sjwn  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) >y&Db  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 Vgy}0pCl  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" s;oDwT1  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" 6zuWG0t  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" -h=K]Y{`  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" _@U?;73"5  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" {#>>dILPr  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True @C[]o.r  
    Rou$`<{H  
    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。 J:6wFmU  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    aLr\Uq,83  
    jP*5(*[&y  
    设置仿真参数 5Fh?YS=  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 5I#L|+  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: RmXC ^VQ  
    TE simulation Y{c_5YYf  
    Mesh Delta X: 0.015 Z}#, E ;  
    Mesh Delta Z: 0.015 J:s^F n  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps 0*?/s\>PS;  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 n _G< /8  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 &?~OV:r9  
            其它参数保持默认 l| 1O9I0Gd  
    运行仿真 z [xi  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 q,b6).  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 _T[=7cn  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 $nR1AOm}.B  
    U@ #YKv  
    远场分析衍射 eK_Q>;k5A  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” ! Jh/M^  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 kpc3l[.A  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 }e}J6 [wP  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) z#qlu=  
    图4.远场计算对话框
    hh\\api  
    H>8B$fi)$  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: =,Y i" E  
    Wavelength: 0.63 u\~dsD2)q  
    Refractive index: 1.5+0i XXbA n-J  
    Angle Initial: -90.0 EL_rh TWw  
    Angle Final: 90.0 |&JCf =  
    Number of Steps: 721 *=]hc@  
    Distance: 100, 000*wavelength pJM~'tlHV  
    Intensity p-]vf$u  
    ]"'$i4I{R  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 G8}w|'0m  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 J%|!KQl  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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