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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: t+)GB=C  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 $d??(   
    •光栅布局模拟和后处理分析 sp |y/r#  
    布局layout ~PAbLSL*u  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 y88}f&z#5  
    图1.二维光栅布局
    7Hkf7\JY  
    FLnAN;  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 d<cbp [3F  
    \g[f4xAV  
    步骤: ^5@"|m1  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 .STf  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 Ky~~Cd$  
    Wafer Dimensions: Q@.9wEAJ  
    Length (mm): 8.5 gl\{QcI8<  
    Width (mm): 3.0 P:h4  
    A kQFb2|ir  
    2D wafer properties: *M!YQ<7G^d  
    Wafer refractive index: Air OuIW|gIu0  
    3 点击 Profiles 与 Materials. wU3ica&[   
    J3SbyI!T  
    在“Materials”中加入以下材料 8uD%]k=#!  
    Name: N=1.5 k.R/X  
    Refractive index (Re:): 1.5 UlZ)|Ya<M  
    0YRYCO$  
    Name: N=3.14 _^s SI<&m  
    Refractive index (Re:): 3.14 q'-l; V|  
    X10TZ  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: _Ws k3AP  
    Name: ChannelPro_n=3.14 F7u%oLjr  
    2D profile definition, Material: n=3.14 ?Lb7~XKt\  
    NW Qu-]P  
    Name: ChannelPro_n=1.5 `l40awGCz  
    2D profile definition, Material: n=1.5 z#67rh {  
    R2f,a*>  
    6.画出以下波导结构: 'QS~<^-j"  
    a. Linear waveguide 1 J-?(sjIX  
    Label: linear1 2*E<G|-F  
    Start Horizontal offset: 0.0 rxA)&  
    Start vertical offset: -0.75 EB<tX`Wp  
    End Horizontal offset: 8.5 "Z?":|%7  
    End vertical offset: -0.75 Z'M@DY/fdK  
    Channel Thickness Tapering: Use Default Rzj!~`&N  
    Width: 1.5 $)a5;--W  
    Depth: 0.0 ozwqK oE  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 Efd[ZJxS6  
    AMfu|%ZL  
    b. Linear waveguide 2 gvt4'kp  
    Label: linear2 t $%}*@x7  
    Start Horizontal offset: 0.5 ( ~o+pp!  
    Start vertical offset: 0.05 }Ec"&  
    End Horizontal offset: 1.0 Kwau:_B  
    End vertical offset: 0.05 P3>2=qK"E(  
    Channel Thickness Tapering: Use Default nJw1Sl5  
    Width: 0.1 I[C.iILL  
    Depth: 0.0 w-/Tb~#E  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 pp_ddk  
    I<#kw)W!  
    7.加入水平平面波: sIM`Q%  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: HX[#tT|m~  
    Input field Transverse: Rectangular O;tn5  
    X Position: 0.5 #SOe &W5  
    Direction: Negative Direction 9bvd1bKEW  
    Label: InputPlane1 o!d0  
    2D Transverse: N9Vcp~;  
    Center Position: 4.5 ]|(?i ,p  
    Half width: 5.0 'ZZ/:MvQa  
    Titlitng Angle: 45 [ j_jee  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 6<R U~Gh  
    图2.波导结构(未设置周期)
    r e2%e-F"  
    &v88x s  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 (C|%@61S  
    将Linear2代码段修改如下: "tIx$?I  
    Dim Linear2 k2a^gCBC  
    for m=1 to 8 rL/+`H  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) zjS<e XLs[  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 ah.Kb(d:  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" IG\\RYr  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" 'aJ?Syn  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" |k0VJi  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" 'S\H% -  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" 1Ppzch7  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True m[XN,IE#u  
    'AoH2 |  
    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。 iJK9-k~  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    WF]:?WE%  
    JqO( ]*"Hi  
    设置仿真参数 ,o`qB81  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 9z?F_=PB!  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: gDrqs>8  
    TE simulation pfG:P rZ  
    Mesh Delta X: 0.015 VmW_,  
    Mesh Delta Z: 0.015 -p 1arA  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps q:'(1y~  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 (0S"ZT  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 DmYm~hzJ  
            其它参数保持默认 wsARH>Vz  
    运行仿真 (?Yz#Yf  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 }5gQZ'ys'  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 &&JMw6 &[`  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 J]%P fWV  
    C'Ymz`iQ  
    远场分析衍射 biJU r^n  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” c}Qc2D3*  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 k$hWR;U  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 1 >Op)T>{c  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) ,UP6.C14  
    图4.远场计算对话框
    XDn$=`2  
    ?vhW`LXNB  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: -*WD.|k  
    Wavelength: 0.63 9SrV,~zD  
    Refractive index: 1.5+0i xsa* XR  
    Angle Initial: -90.0 DCNuvrZ  
    Angle Final: 90.0 Lpn`HAw&  
    Number of Steps: 721 a\zbi$S  
    Distance: 100, 000*wavelength -0W;b"]+A  
    Intensity 5%Q!R%  
    {U4%aoBd8  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 {u:DC4eut  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 IE|$>q0Z  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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