切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 637阅读
    • 0回复

    [技术]OptiFDTD应用:光栅衍射的远场分布 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    6374
    光币
    26015
    光券
    0
    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: S2s-TpjB<  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 QNtr=  
    •光栅布局模拟和后处理分析 UQdQtj1'  
    布局layout s,29_z7  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 QJE- $ :  
    图1.二维光栅布局
    7lj-Z~1  
    GB+d0 S4  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 6b8Klrar!  
    i-=ff  
    步骤: LK%B6-;~-  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 {pg@JA  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 [:=[QlvV  
    Wafer Dimensions: g`6wj|@ =W  
    Length (mm): 8.5 7w$R-Y/E  
    Width (mm): 3.0 [;2:lbPx  
    ;VH]TKkk  
    2D wafer properties: "PHv~_:^R  
    Wafer refractive index: Air Zll^tF#  
    3 点击 Profiles 与 Materials. 9M=K@a  
    ri;M7rg`.{  
    在“Materials”中加入以下材料 *u>\&`h=  
    Name: N=1.5 H44&u](8{  
    Refractive index (Re:): 1.5 M0e|G.S&_  
    wEbs E<</  
    Name: N=3.14 [-gKkOT8E  
    Refractive index (Re:): 3.14 *;d)'7<  
    DnFl*T>  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: _Xv/S_yW  
    Name: ChannelPro_n=3.14 zLqp@\sT  
    2D profile definition, Material: n=3.14 79x9<,a)  
    'nS3o.}  
    Name: ChannelPro_n=1.5 Rqz()M  
    2D profile definition, Material: n=1.5 FlG^'UD  
    I}v#r8'!  
    6.画出以下波导结构: &NQR*Tn  
    a. Linear waveguide 1 R"o,m  
    Label: linear1 g DG m32  
    Start Horizontal offset: 0.0 L# 1vf  
    Start vertical offset: -0.75 @/(7kh +  
    End Horizontal offset: 8.5 jq)|7_N  
    End vertical offset: -0.75 EXcjF  
    Channel Thickness Tapering: Use Default LD~'^+W  
    Width: 1.5 F.5b|&@  
    Depth: 0.0 Hu7zmh5FF  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 4Z<l>!  
    @<=#i  
    b. Linear waveguide 2 tQaCNS$=  
    Label: linear2 {:X];A$  
    Start Horizontal offset: 0.5 9y*! W  
    Start vertical offset: 0.05 JJ0 CM:xe  
    End Horizontal offset: 1.0 F\rSYjMyk  
    End vertical offset: 0.05 $)]FCuv  
    Channel Thickness Tapering: Use Default j/pQSlV  
    Width: 0.1 walRqlo@  
    Depth: 0.0 R<-C>D  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 C+?s~JL  
    da'E"HN@G~  
    7.加入水平平面波: ==Mi1Q#5C  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: -*fYR#VQQB  
    Input field Transverse: Rectangular |I5?5 J\  
    X Position: 0.5 %,cFX[D/)  
    Direction: Negative Direction Pq>[q?>?  
    Label: InputPlane1 +%\j$Pv  
    2D Transverse: pQ:PwyU  
    Center Position: 4.5 (zDk68=v  
    Half width: 5.0 e=UVsYNx  
    Titlitng Angle: 45 *b{lL5  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 ]U1,NhZu  
    图2.波导结构(未设置周期)
    ;6txTcn`=  
    o[[r_v_d  
    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。 Q9xx/tUW  
    将Linear2代码段修改如下: ~o'#AP#N~  
    Dim Linear2 _xg VuJ   
    for m=1 to 8 lO:{tV  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) *F*jA$aY  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 WriN]/yD  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" ls7A5 <  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" tZ j,A%<  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" 51 +M_ ~  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" Z;~[@7`  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" u\6]^T6  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True '(X[ w=WXy  
    |z]2KjF&w-  
    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。 q[OTaSQ~u^  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    G+ X [R^RD  
    ?g;ZbD  
    设置仿真参数 _+ 04M)q0  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 jJ"EGFa8  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: k-pEBh OH  
    TE simulation +aw>p_\  
    Mesh Delta X: 0.015 53t- 'K0l  
    Mesh Delta Z: 0.015 YATdGLTeq  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps !HjNx%o5<  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 DGZY~(]  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 %^5@z1d,  
            其它参数保持默认 <j 9Mt=8M  
    运行仿真 c\MsVH2 |  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 =8~R $z%  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 hJ[mf1je=  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 rt^45~  
    1!(%<R  
    远场分析衍射 ZutB_uW  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” /uE^H%9h  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 ^[,s_34V  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 4iv]N 4  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) |^PLZ>  
    图4.远场计算对话框
    _0W;)v  
    jfY{z=*]u  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: k<Tez{<  
    Wavelength: 0.63 J/x@$'  
    Refractive index: 1.5+0i HD:%Yv  
    Angle Initial: -90.0 3K#mF7)a  
    Angle Final: 90.0 zzfn0g  
    Number of Steps: 721 %]<RRH.w  
    Distance: 100, 000*wavelength _+*/~E  
    Intensity Sc'c$/  
    U$A7EFK'  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 !/nx=vg p  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 mUt,Z^ l`  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
    分享到