[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： E;Sb e9]   
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。 j=~c( B  
•光栅布局模拟和后处理分析 c>nXnN  
布局layout W_ hckq.  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 ({_Dg43O'[  
U$5 lh  
`cBV+00YS  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 &?mJL0fy  
m}dO\;  
步骤： {(,[  
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 ]5}C@W@_  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 R"`7aa6  
Wafer Dimensions： w0iv\yIRQ  
Length (mm): 8.5 \E3evU  
Width (mm): 3.0 s9'lw'  
<_~>YJ  
2D wafer properties: io{uN/!X_J  
Wafer refractive index: Air N-4k 9l1  
3 点击 Profiles 与 Materials. 8V$:th('  
>uN)O-  
在“Materials”中加入以下材料： #A '|O\RGP  
Name: N=1.5 Ow\dk^\-G8  
Refractive index (Re:): 1.5 #}Qzu~  
 DlWnz-  
Name: N=3.14 }+fMYgw  
Refractive index (Re:): 3.14 8~>5k  
5_MqpCL  
4.在“Profile”中定义以下轮廓： b=Y:`&o=[  
Name: ChannelPro_n=3.14 r-
];
@  
2D profile definition, Material: n=3.14 TsB"<6@!AA  
|_^A$Hv  
Name: ChannelPro_n=1.5 >5Rcj(-&l  
2D profile definition, Material: n=1.5 ;Xw'WMb*=  
B8'e,9   
6．画出以下波导结构： l"#}g%E  
a. Linear waveguide 1 :7w^2/ZGo  
Label: linear1 }Ra'`;D$  
Start Horizontal offset: 0.0 &(]@L\A  
Start vertical offset: -0.75 dMnJ)R  
End Horizontal offset: 8.5 y,D4b6  
End vertical offset: -0.75 )Uv lEG']  
Channel Thickness Tapering: Use Default gfPht 5  
Width: 1.5 {{WA=\N8C  
Depth: 0.0 5g{F-  
Profile: ChannelPro_n=1.5 R\B-cU[,  
IP 9{vk  
b. Linear waveguide 2 dDAIfe2y  
Label: linear2 F(w  
Start Horizontal offset: 0.5 lbCTc,xT  
Start vertical offset: 0.05 ?x|8"*N  
End Horizontal offset: 1.0 0=2D90  
End vertical offset: 0.05 l#W
9J.q(  
Channel Thickness Tapering: Use Default zdoJ+zRtK  
Width: 0.1 >Bj+!)96q  
Depth: 0.0 tCJ+OU5/  
Profile: ChannelPro_n=3.14 $cxulcay=  
YtzB/q8I  
7.加入水平平面波： $&@L[[xl  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: Z*}5M4  
Input field Transverse: Rectangular }T}9AQ}|  
X Position: 0.5 B~o;,}  
Direction: Negative Direction me+F0:L  
Label: InputPlane1 yH'vhtop  
2D Transverse: GtCbzNY  
Center Position: 4.5 I?l%RdGW  
Half width: 5.0 G/2| *H  
Titlitng Angle: 45 0<8pG:BQ  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 thYG1Cs  
ndIf1}   
nty^De%  
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。 H WOl79-  
将Linear2代码段修改如下: D]
H@Sx  
Dim Linear2 D{]t50a.  
for m=1 to 8 JP2zom  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) CMm:Vea  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 q"|,HpQ  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" 0wxlsny?  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" pohA??t2:  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" SIBNU3;DL  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" 8b0!eB#_Ee  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" dPdodjSu,!  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True s)=fs#%  
T+OQa+E@P  
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。 BM(8+Wj  
;^9Ao>(?y  
lzQmD/i*  
设置仿真参数 BI'}  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 mG?g  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： 7r`A6 \
!  
TE simulation 9t.u9C=!F  
Mesh Delta X: 0.015 QBg~b{h  
Mesh Delta Z: 0.015
%Ts6M,Fpp  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps R. sRH/6  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 ,cbCt  
Number of Anisotropic PML layers: 15 `CWI%V  
        其它参数保持默认 %_rdO(   
运行仿真 h&$7^P  
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 +:hZ,G?>  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 U>bmCK2  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 8n.sg({g  
As$:V<Z  
远场分析衍射波 8X6F6RK6,1  
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” _vQtV]  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 p)5j~Nl  
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 MZyzc{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) wA+QUN3#n  
kZ&|.q1zki  
^xWu7q  
5. 在远场对话框，设置以下参数： ~i)m(65:  
Wavelength: 0.63 .eg?FB'7  
Refractive index: 1.5+0i ~ .}  
Angle Initial: -90.0 OF$0]V  
Angle Final: 90.0 Htg,^d 5  
Number of Steps: 721 {XT3M{`rWL  
Distance: 100, 000*wavelength 8oM]gW;J~  
Intensity }:5_vH0  
9n#Q1Xq  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 6}Se$XMl  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 v8 Q/DJ~