[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： .i;?8?  
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。 ]2&RN@   
•光栅布局模拟和后处理分析 6 %`h2Z  
布局layout Jz0AYiCq  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 $PlMyLu7jc  
H7drDw  
S]}}r)  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 ^VnnYtCRz  
G `eU   
步骤： 6h) &h1Yd  
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 9%Vy,  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 qm9=Ga5  
Wafer Dimensions： [k%u$  
Length (mm): 8.5 Tqs|2at<t  
Width (mm): 3.0 re4z>O*  
b'4}=Xpn  
2D wafer properties: 44k8IYC*o  
Wafer refractive index: Air lN"@5(5%  
3 点击 Profiles 与 Materials. L6jwJwD
 
.Y!dO@$:  
在“Materials”中加入以下材料： A&c
euu  
Name: N=1.5 ".pQM.T  
Refractive index (Re:): 1.5 x*X{*?5@  
;Ob^@OM  
Name: N=3.14 1<Uv4S  
Refractive index (Re:): 3.14 W8-vF++R  
0=9$k   
4.在“Profile”中定义以下轮廓： Ofb&W AD  
Name: ChannelPro_n=3.14 oZL# *Z(h  
2D profile definition, Material: n=3.14 ]XX>h~0  
3:c6x kaw  
Name: ChannelPro_n=1.5 8wkt9
:  
2D profile definition, Material: n=1.5 zlkW-rRkR  
%Yg|QBm|  
6．画出以下波导结构： 0\k{v  
a. Linear waveguide 1 +T,0,^*  
Label: linear1 DdeKZ)8  
Start Horizontal offset: 0.0 ^FTS'/Q  
Start vertical offset: -0.75 VTX6_&Hc1g  
End Horizontal offset: 8.5 *
k?y+}E_f  
End vertical offset: -0.75 v@fy*T\3  
Channel Thickness Tapering: Use Default |v#rSVx  
Width: 1.5 ra@CouR^c{  
Depth: 0.0 @L 6)RF  
Profile: ChannelPro_n=1.5 j]mnH`#BL  
oykb8~u}}  
b. Linear waveguide 2 jnM}N:v  
Label: linear2 SC3_S.  
Start Horizontal offset: 0.5 ^ME'D  
Start vertical offset: 0.05 *vqUOh  
End Horizontal offset: 1.0 S`TQWWQo;  
End vertical offset: 0.05 rzvKvGd#N  
Channel Thickness Tapering: Use Default _1YC9}  
Width: 0.1
\IqCC h  
Depth: 0.0 wIWO?w2  
Profile: ChannelPro_n=3.14 d+ [2Sm(7  
5Z:qU{[  
7.加入水平平面波： m G+=0Rn^  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: NE Zu?g  
Input field Transverse: Rectangular #D ]CuSi  
X Position: 0.5 )tS;g
n  
Direction: Negative Direction Ef@Et(f_mQ  
Label: InputPlane1 >4+KEK  
2D Transverse: bFH`wLW  
Center Position: 4.5 I_R6 M1  
Half width: 5.0 5-&"nn2*}1  
Titlitng Angle: 45 x2OAkkH\]i  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 rrphOG  
Qf'g2 \  
}iUpBn  
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。 rP!GS _RG  
将Linear2代码段修改如下: :"@-Bcln  
Dim Linear2 #veV {,g  
for m=1 to 8 {r5OtYmpR  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) $Fy>N>,E(  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 k7cY^&o  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" |goK@<  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" +NiCt S  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" sN#ju5  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" n@q-f-2  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" hp2$[p6O  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True mGkQx -|  
_qo\E=E  
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。 v?%vB#A^  
[r'A8!/|[  
cF?0=un  
设置仿真参数 *D9H3M[o#  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 {.y_{yWo  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： 7QoMroR  
TE simulation ~_g{P3  
Mesh Delta X: 0.015 '6*9pG
-  
Mesh Delta Z: 0.015 !DF5NAE  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ]IzD`  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 e,W,NnCICj  
Number of Anisotropic PML layers: 15 O}}rosA  
        其它参数保持默认 AD@ {7  
运行仿真 KCH`=lX  
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 tE-g]y3  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 |>.</68Z  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 @g]EY&Uzl  
@X560_x[q  
远场分析衍射波 GS}JyU  
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” KeXt"U  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 a#& ( i  
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 D_)/.m  
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) ;y50t$0  
O}p<"3Ub  
)?c,&  
5. 在远场对话框，设置以下参数： ^5(d^N  
Wavelength: 0.63 y~VI,82*  
Refractive index: 1.5+0i )S/=5Uc  
Angle Initial: -90.0 bMNr +N  
Angle Final: 90.0 PL3hrI 5  
Number of Steps: 721 D!.1R!(Z  
Distance: 100, 000*wavelength 9
%i\)  
Intensity N^@:+,<3  
cUdS{K&K  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 RVLVY:h|F  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 5Z5x\CcC3