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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: BLno/JK0}  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 *.+Eg$'~V  
    •光栅布局模拟和后处理分析 PX5K-|R  
    布局layout _ +"V5z  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。  C0Oe$& _  
    图1.二维光栅布局
    _NkVi_UX  
    N1pw*<&  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 ~EV7E F  
    *j`{ K  
    步骤: Fq-A vU  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 ne~=^IRB  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 #RyX}t X,  
    Wafer Dimensions: jTDaW8@L  
    Length (mm): 8.5 _xHEA2e!  
    Width (mm): 3.0 nw)yK%`;M  
    ['G@`e*\  
    2D wafer properties: ~boTh  
    Wafer refractive index: Air &4m\``//9  
    3 点击 Profiles 与 Materials. QoU0>p+ 2  
    &:}{?vU  
    在“Materials”中加入以下材料 S<-e/`p=H  
    Name: N=1.5 gbl`_t/  
    Refractive index (Re:): 1.5 \["'%8[:gR  
    "IvFkS=*Q  
    Name: N=3.14 ]csfK${  
    Refractive index (Re:): 3.14 ~S$\ PG4  
    l<89[{9o  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: 3~r>G  
    Name: ChannelPro_n=3.14 IwR/4LYI  
    2D profile definition, Material: n=3.14 Zeeixg-1<  
    -=+@/@nV  
    Name: ChannelPro_n=1.5 Kc%GxD`  
    2D profile definition, Material: n=1.5 )PU_'n=>  
    Q;'{~!=  
    6.画出以下波导结构: o\ M  
    a. Linear waveguide 1 N N1(f  
    Label: linear1 :M |<c9I  
    Start Horizontal offset: 0.0 ;;3oWsil}  
    Start vertical offset: -0.75 7a0kat '\  
    End Horizontal offset: 8.5 xv+47.?N  
    End vertical offset: -0.75 8,l~e8&  
    Channel Thickness Tapering: Use Default zS6oz=  
    Width: 1.5 ]{/1F:bcQ  
    Depth: 0.0 qkLp8/G>pO  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 j~ 'a %P  
    C.& R,$  
    b. Linear waveguide 2 0+vt LDq@P  
    Label: linear2 Y >83G`*}b  
    Start Horizontal offset: 0.5 y\M Kd[G7  
    Start vertical offset: 0.05 +W8L^Wl  
    End Horizontal offset: 1.0 j\uh]8N3<  
    End vertical offset: 0.05 _T{ "F  
    Channel Thickness Tapering: Use Default { +$zgg  
    Width: 0.1 Q8~|0X\.g  
    Depth: 0.0 WqHsf1? N  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 $&C~Qti|G  
    Ow@ }6&1  
    7.加入水平平面波: "s!|8F6$  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: t.ci!#/d  
    Input field Transverse: Rectangular uE]kv  
    X Position: 0.5 ?|`Ba-  
    Direction: Negative Direction 4fq:W`9sN  
    Label: InputPlane1 J$/'nL<{^  
    2D Transverse: #ox &=MY  
    Center Position: 4.5 Q, `:RF3  
    Half width: 5.0 $$tFP"pZ  
    Titlitng Angle: 45 X>$s>})Y  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 >p[skN   
    图2.波导结构(未设置周期)
    z :q9~  
    b":3J)Y6.  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 k-zkb2  
    将Linear2代码段修改如下: FS1> J%P  
    Dim Linear2 5r-OE-U{  
    for m=1 to 8 W{v{sQg  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) g9XAUZe  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 TGxmc37?  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" V?0Yzg$sy  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" NY,ZTl_  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" oQS_rv\Ber  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" /p PSo  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" q5UD!& W  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True eBs4:R_i  
    _Z>I"m  
    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。 (z:DTe  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    }5??n~:*5  
    43HZ)3!me  
    设置仿真参数 \uUd *  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 VxKD>:3c  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: 0&@pD`K e  
    TE simulation ?: XY3!{  
    Mesh Delta X: 0.015 X S&oW  
    Mesh Delta Z: 0.015 w9W0j  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps W7 .Y`u[  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 |_ADG  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 _x&fK$Y)B  
            其它参数保持默认 6bacU#0o  
    运行仿真 "{lw;AA5F  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 it\U+xu  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 ;G=:>m~  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 l?rT_uO4  
    ku&m)'  
    远场分析衍射 j/Dc';,d.(  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” qVidubsW  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 v Wt{kg;  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 kR1dk4I4  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) e+? -#  
    图4.远场计算对话框
    M#U#I :z%  
    l[cBDNlrC;  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: u[>hs \3k  
    Wavelength: 0.63 ~ZN]2}  
    Refractive index: 1.5+0i @S>$y5if  
    Angle Initial: -90.0 P\3$Y-id  
    Angle Final: 90.0 c'LDHh7b  
    Number of Steps: 721 [/Figr]  
    Distance: 100, 000*wavelength (oiF05n h  
    Intensity qtQB}r8  
    M.(shIu!+  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 Naqz":%.  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 yOQEF\  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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