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:
QyD(@MFxb •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。
@cu#rWiG •光栅布局
模拟和后处理分析
SGK
5 布局layout
@|EWif| 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
sMgRpem; 图1.二维光栅布局
PM`iqn)@ Wg\MaZ6Di 用VB脚本定义一个2D光栅布局
8'#L+$O &N
4n6t(/]b< 步骤:
~'w]%rh! 1 通过在
文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。
y_LFkZ 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 qijQRxS Wafer Dimensions:
#MUY! Length (mm): 8.5
7\[)5j Width (mm): 3.0
xv~Sk2Z+d =B0AG9Fz 2D wafer properties:
uP$C2glyz Wafer refractive index: Air
K@tEL Yb 3 点击 Profiles 与 Materials.
*=X61`0 REWW(.3o 在“Materials”中加入以下
材料:
@ )Nw>/;o Name: N=1.5
X"g`hT"i Refractive index (Re:): 1.5
"P
yG;N!W G.]'pn Name: N=3.14
Q!70D)O$ Refractive index (Re:): 3.14
Q%x-BZb~ </!GU* 4.在“Profile”中定义以下轮廓:
%\T#Ik~3 Name: ChannelPro_n=3.14
OM?FpRVU8 2D profile definition, Material: n=3.14
ko~D;M: /<1zzeHRSD Name: ChannelPro_n=1.5
_o? I=UN2: 2D profile definition, Material: n=1.5
epgAfx-_OH 6'Q*SO;1gh 6.画出以下波导结构:
8(g}/%1mt3 a. Linear waveguide 1
+<bvh<]Od Label: linear1
a%r( F Start Horizontal offset: 0.0
-f["1-A Start vertical offset: -0.75
kQD~v+u{` End Horizontal offset: 8.5
@*BVS'\ End vertical offset: -0.75
Mh]4K"cs Channel Thickness Tapering: Use Default
m=rMx]k Width: 1.5
OV|n/~ Depth: 0.0
`#4q7v~>oe Profile: ChannelPro_n=1.5
Rk#p zD i?861Hu b. Linear waveguide 2
m-]F]c=)w< Label: linear2
~d-Q3n?zR Start Horizontal offset: 0.5
9r>iP L2H Start vertical offset: 0.05
'LYN{ End Horizontal offset: 1.0
7()5\ae@q' End vertical offset: 0.05
f`YHZ
O Channel Thickness Tapering: Use Default
|h& q Width: 0.1
Vg}+w Nt5 Depth: 0.0
.EZ8yJj1Q Profile: ChannelPro_n=3.14
+/ ?oyC+Z )JY#8,{w 7.加入水平平面波:
e5(c,,/ Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
eOahr:Db Input field Transverse: Rectangular
(_AU) X Position: 0.5
ET(/h/r Direction: Negative Direction
[9yd29pQ] Label: InputPlane1
.E;}.X 2D Transverse:
zEh&@{u? Center Position: 4.5
)}u?ftu\ Half width: 5.0
4kR;K!@k Titlitng Angle: 45
3gYtu-1 Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
P| ftEF 图2.波导结构(未设置周期)
Y$_^f*sFn @6*eS+t\ 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
G 2uM 6 将Linear2代码段修改如下:
f|Nkk*9$ Dim Linear2
,6ae='=d for m=1 to 8
BwAmNW&i Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
iD/+#UTY Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
P!gY&>EU Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
h6?o)Q>N Linear2.SetAttr "Depth", "0"
3xgU=@!; Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
\F)WUIK Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
bl{W{?QI Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
loUZD=Ph Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
1Se2@WR' iLN O}EUL 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。
bI8')a 图3.光栅布局通过VB脚本生成
BZIU@^Q_Y[ V P(JV 设置仿真参数
t"OP* 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框
_Td#C1g3 2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数:
AC!yc(^< TE simulation
\eAV: qV Mesh Delta X: 0.015
h@J3+u< Mesh Delta Z: 0.015
n8JM
0 U- Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
9*XT|B 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
IFW7MF9V Number of Anisotropic PML layers: 15
k%iwt]i% 其它参数保持默认
?xuWha@: 运行仿真
h-x~:$Z, • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真
GC_c.|'6[ • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应
Pa"Kk9!o36 • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。
CZ>Ujw=&k ]W5p\(1g 远场分析
衍射波
c4zGQoeH: 1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
uX%$3k 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
[zSt+K; 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
/. H(& 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)
<U8w# dc 图4.远场计算对话框
bDD29 m -0EcA/ 5. 在远场对话框,设置以下参数:
SiJ{ Wavelength: 0.63
wk'&n^_br Refractive index: 1.5+0i
U }I#;*F Angle Initial: -90.0
2B5Ez,'#x Angle Final: 90.0
b1G6'~U - Number of Steps: 721
qnqS^K,': Distance: 100, 000*wavelength
dp4vybJ Intensity
\GKR(~f e
[6F }."c 6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。
1=e(g#Ajn\ 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
w c\`2( 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式