[技术]OptiFDTD应用：光栅衍射的远场分布 [复制链接]

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： ce3w0UeV  
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。 e)
Q{yO  
•光栅布局模拟和后处理分析 u~kfz*hz  
布局layout 8WT^ES~C  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 Ur^~fW1o  
46U?aHKW@|  
j,@N0~D5  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 *=+m;%]_  
R.KqTEs<k  
步骤： P<&-8QA  
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 6g\SJO-;N  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 +C`h*%BW  
Wafer Dimensions： 6]`XW0{C  
Length (mm): 8.5 -Ucj|9+(a  
Width (mm): 3.0 uK_Q l\d  
e+Qq a4  
2D wafer properties: vAeh#V~#  
Wafer refractive index: Air /`d|W$vN  
3 点击 Profiles 与 Materials. kVu8/*Q  
IP)?dnwG  
在“Materials”中加入以下材料： 2=?/$A9p  
Name: N=1.5 y]1:IJL2;  
Refractive index (Re:): 1.5 :z=C   
w QV4[  
Name: N=3.14 GtYtB2U  
Refractive index (Re:): 3.14 Dm=d   
}o>6 y>=  
4.在“Profile”中定义以下轮廓： RL0#WBR  
Name: ChannelPro_n=3.14 m|tE3UBNv  
2D profile definition, Material: n=3.14 D%PrwfR  
] qT\z<}  
Name: ChannelPro_n=1.5 ,k% \f]a  
2D profile definition, Material: n=1.5 CYIp 3D'k  
irqNnnMGEa  
6．画出以下波导结构： j/I^\Ms  
a. Linear waveguide 1 ;QMRm<CLV  
Label: linear1 k-o(Q"[ '  
Start Horizontal offset: 0.0 S1_X@[t  
Start vertical offset: -0.75 #w2;n@7;X  
End Horizontal offset: 8.5 \>8r)xC  
End vertical offset: -0.75 fT7Z6$  
Channel Thickness Tapering: Use Default 8H0d4~Wg  
Width: 1.5 ^]iIvIp  
Depth: 0.0 iw`,\V&  
Profile: ChannelPro_n=1.5 -!X,MDO  
ZS\jbii8  
b. Linear waveguide 2 f 7g?{M  
Label: linear2 Oa[G #  
Start Horizontal offset: 0.5 (eTe`   
Start vertical offset: 0.05 Gz>M Y4+G  
End Horizontal offset: 1.0 6\8 lx|w  
End vertical offset: 0.05 `RRC8]l  
Channel Thickness Tapering: Use Default *rs@6BSj  
Width: 0.1 ROWb:tX}  
Depth: 0.0 w!~%v #  
Profile: ChannelPro_n=3.14 =(!&8U9  
+ ?z=,')  
7.加入水平平面波： (:JX;<-  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: w Pk\dyP  
Input field Transverse: Rectangular *pu ,|  
X Position: 0.5 NGA8JV/U  
Direction: Negative Direction -\Y"MwIED  
Label: InputPlane1 Z/y&;N4   
2D Transverse: =Gka;,n  
Center Position: 4.5 _?9|0>]xG  
Half width: 5.0 2`D1cX  
Titlitng Angle: 45 dNQR<v\IL  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 Mqy5>f)  
0?]Y^:  
8M{-RlR  
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。 \KBE+yj  
将Linear2代码段修改如下: ^jY'Hj.Bs  
Dim Linear2 s-\.j-Sa  
for m=1 to 8 p};B*[ki  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) <!+T#)Qi  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 %Tc P[<  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
&rdz({  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" 5PaOa8=2f  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" @O&<_&  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" {8'f>YP  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" `v]|x,l+C  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True JG]67v{F  
PP2>v|  
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。
o09)esy  
sj"zgE)  
z.NJu q  
设置仿真参数 Bh'_@PHP  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 G5C=p:o{/  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： #:^aE|s  
TE simulation 17-D\ +}  
Mesh Delta X: 0.015 aFCma2  
Mesh Delta Z: 0.015 SN${cs%  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps *bi!iz5F  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 oWJ0>)  
Number of Anisotropic PML layers: 15 9n(.v}  
        其它参数保持默认 MF7q*f  
运行仿真 $#b@b[h<w  
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 XXx]~m  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 =/ b2e\  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 X?2ub/Nr#Y  
|OgtAI9  
远场分析衍射波 ,YEwz3$5u  
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” 5_|Sm=  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 -y@# ^SrJ  
3. 将位置移动到等于92的网格点，(位置:-0.12)观察当前位置的近场 ,*y\b|<j  
4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”，出现远场转换对话框。(图4) 676r0`  
anM]khs?  
td}%reH  
5. 在远场对话框，设置以下参数： _LVi}mM  
Wavelength: 0.63 ,Pq@{i#  
Refractive index: 1.5+0i !>n^ ;u  
Angle Initial: -90.0
dX720/R  
Angle Final: 90.0 @X$~{Vp__  
Number of Steps: 721 riy@n<Z4  
Distance: 100, 000*wavelength 4#dS.UfI  
Intensity '@jP$6T&  
/Dmuvb|A  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 l r16*2.  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 +2qC
H^80