切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 1273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
    6655
    光币
    27424
    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: AhxGj+  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 6 h'&6  
    •光栅布局模拟和后处理分析 FifbxL  
    布局layout o\6iq  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 ^8K/xo-  
    图1.二维光栅布局
    T*CME]  
    GGnp Pp  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 ]ii+S"U3  
    z%:&#1)  
    步骤: [uR/M  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 ?CY1]d  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 'fY9a(Xt.  
    Wafer Dimensions: 8&E}n(XE  
    Length (mm): 8.5 CMl~=[foW  
    Width (mm): 3.0 -Mf Q&U   
    *Km7U-BG  
    2D wafer properties: &erm`Ho  
    Wafer refractive index: Air 2]ti!<  
    3 点击 Profiles 与 Materials. 6E^~n  
    YD&_^3-XM  
    在“Materials”中加入以下材料 zxKCVRJ  
    Name: N=1.5 D7Zm2Kj  
    Refractive index (Re:): 1.5 ~V+l_ :  
    .zC*Z&e,.[  
    Name: N=3.14 O4Dr ]Xc]  
    Refractive index (Re:): 3.14 213\ehhG<  
    ]J@/p:S>  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: ngUHkpYS5  
    Name: ChannelPro_n=3.14 |y1;&<  
    2D profile definition, Material: n=3.14 K2ewucn  
    1;wb(DN*c  
    Name: ChannelPro_n=1.5 !'W-6f  
    2D profile definition, Material: n=1.5 9UD @MA  
    +jV_Wz  
    6.画出以下波导结构: 5 9 -!6;T  
    a. Linear waveguide 1 '^}+Fv<O  
    Label: linear1 (3%t+aqq  
    Start Horizontal offset: 0.0 P))^vUt~  
    Start vertical offset: -0.75 Jqfm@Y  
    End Horizontal offset: 8.5 4/*q0M{}B  
    End vertical offset: -0.75 i_l+:/+G+  
    Channel Thickness Tapering: Use Default 1"]P`SY$r  
    Width: 1.5 oH-8r:{  
    Depth: 0.0 ?L|yaC~  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 GdA.g w  
    $0qMQ%P  
    b. Linear waveguide 2 <avQR9'&  
    Label: linear2 fRHKQ(a#  
    Start Horizontal offset: 0.5 KoHGweKl#  
    Start vertical offset: 0.05 F ?=9eISLJ  
    End Horizontal offset: 1.0 l(:kfR~AC  
    End vertical offset: 0.05 J8Z0D:5  
    Channel Thickness Tapering: Use Default RKuqx:U  
    Width: 0.1 :zp`6l  
    Depth: 0.0 VKuAO$s$  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 O<N#M{kc.  
    k-jahm4  
    7.加入水平平面波: o`?zF+M0  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: EzT`,#b  
    Input field Transverse: Rectangular ;l!`C':'  
    X Position: 0.5 vsMmCd)7U  
    Direction: Negative Direction n=!uNu7  
    Label: InputPlane1 GyC)EFd  
    2D Transverse: 2wlKBSON  
    Center Position: 4.5 ,8VU&?`<}  
    Half width: 5.0 <nzN$"%  
    Titlitng Angle: 45 6 /Y1 wu  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 gH7z  
    图2.波导结构(未设置周期)
    8r:M*25  
    R7_VXvm>z  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 o"+ i&Wp~  
    将Linear2代码段修改如下: vg\/DbI'  
    Dim Linear2 ~5OL6Bi-q  
    for m=1 to 8 @*O?6>  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) }Dfwm)]Q  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 Tls a%pn  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" OAe#Wf!c  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" o0I9M?lP  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" 0(\+-<  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" l]!B#{  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" 82:Wvp6  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True PHr a+NY#A  
    gv.6h{Ut  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 s~L</Xvo  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    ,YLF+^w-  
    \3zj18(@8!  
    设置仿真参数 j^SZnMQf  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 ^mPPyT,(  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: bS^WhZy'(  
    TE simulation ?M}S| dsmE  
    Mesh Delta X: 0.015 |a(fejO3  
    Mesh Delta Z: 0.015 Fx#jV\''s  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps 9F##F-%x  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 ]z ==   
    Number of Anisotropic PML layers: 15 *l+Cl%e  
            其它参数保持默认 [r-}bp'Gp  
    运行仿真 GjT#%GBF  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 !a-b6Aa  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 elO<a]hX  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 wEEn?  
    C/@LZ OEL  
    远场分析衍射 cxyM\@QB3  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” ?S[Y:<R{:  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 %J7UP4  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 \:_3i\2p  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) ERz;H!pU8  
    图4.远场计算对话框
    \k@$~}xD,  
    < n?=|g  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: !iu5OX7K|  
    Wavelength: 0.63 $:bih4 @>  
    Refractive index: 1.5+0i P~ 0Jg# V  
    Angle Initial: -90.0 t~p y=\  
    Angle Final: 90.0 1|| nR4yK  
    Number of Steps: 721 M0'v&g  
    Distance: 100, 000*wavelength {^ec(EsO#  
    Intensity T3,1m=S  
    \vbk#G hH  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 "&o,yd%  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 uofr8oL~  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
    分享到