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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: $"i690  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 gP<_DEd^`  
    •光栅布局模拟和后处理分析 6Te}"t>  
    布局layout Cb6MD  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 VZ,T`8"  
    图1.二维光栅布局
    zb" hy"hKw  
    \PFx# :-c  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 ${+.1"/[  
    vhHMxOZ;  
    步骤: i#lo? \PO>  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 }"-r;i  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 p4t)Z#0  
    Wafer Dimensions: lP e$AI  
    Length (mm): 8.5 |z'?3?,~  
    Width (mm): 3.0 HFr3(gNj@  
    [z~Nw#  
    2D wafer properties: V\"5<>+O  
    Wafer refractive index: Air NM@An2  
    3 点击 Profiles 与 Materials. FNuu',:  
    w b[(_@eZ  
    在“Materials”中加入以下材料 @>]3xHE6#=  
    Name: N=1.5 J$Epj  
    Refractive index (Re:): 1.5 Q8x{V_Pot  
    /;4MexgB%  
    Name: N=3.14 Q.1ohj0)  
    Refractive index (Re:): 3.14 l:eNu}{&  
    CiuN26>  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: /6zpVkV  
    Name: ChannelPro_n=3.14 }/spo3,6  
    2D profile definition, Material: n=3.14 ~N9-an  
    ^0Q*o1W  
    Name: ChannelPro_n=1.5 YZl%JX  
    2D profile definition, Material: n=1.5 _zh5KP[{  
    e_], O_ Z  
    6.画出以下波导结构: A232"p_  
    a. Linear waveguide 1 QZr<=}   
    Label: linear1 .Qt3!ek  
    Start Horizontal offset: 0.0 HIm, "iYk  
    Start vertical offset: -0.75 Hz8`)cv`  
    End Horizontal offset: 8.5 C8:"+;  
    End vertical offset: -0.75 H4NEB1 TO>  
    Channel Thickness Tapering: Use Default %KF:- w  
    Width: 1.5 )|R9mW=k9P  
    Depth: 0.0 Y}uQ`f  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 A=UIN!  
    A#S:_d  
    b. Linear waveguide 2 /zf>>O`  
    Label: linear2 i[{] LiP  
    Start Horizontal offset: 0.5 5Kj4!Ai  
    Start vertical offset: 0.05 `HG19_Z  
    End Horizontal offset: 1.0 ':D&c  
    End vertical offset: 0.05 X3{1DY3@u  
    Channel Thickness Tapering: Use Default X'7S|J6s  
    Width: 0.1 a~F@3Pd  
    Depth: 0.0 6;frIl;  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 6 v^  
    *g4Cy 8$  
    7.加入水平平面波: ZT8J i?_n  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: 1lyOp   
    Input field Transverse: Rectangular :ZS 8Zm"  
    X Position: 0.5 7&V^BW  
    Direction: Negative Direction ^:DhHqvK  
    Label: InputPlane1 DhNo +"!z  
    2D Transverse: F.pHL)37  
    Center Position: 4.5 |$w={N^4  
    Half width: 5.0 ^FM9} t/U,  
    Titlitng Angle: 45 =8p+-8M[d  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 ' P`p.5nH  
    图2.波导结构(未设置周期)
    ynZ[c8.  
    3 9{"T0  
    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。 nX\]i~  
    将Linear2代码段修改如下: S~Iw?SK3  
    Dim Linear2 S"TMsi  
    for m=1 to 8 LQ\ ELJj  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) *C@[5#CA2z  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 DJYXC,r  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" N~; khS]  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" &U$8zn~[k  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" QHs:=i~VH  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" x*&&?nV Iz  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" ?ey&Un"  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True &lPBqw  
    7s8<FyFsjd  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 ;5Vk01R  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    ?3, 64[  
    i\Pr3 7 "  
    设置仿真参数 2Cd --W+=  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 r` `i C5Ii  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: zz 'dg-F  
    TE simulation AIl$qPKj&  
    Mesh Delta X: 0.015 hG~]~ )  
    Mesh Delta Z: 0.015 O<dZA=Oez  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps \gp,Txueb  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 =F %wlzF:  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 Qw<kX*fxrI  
            其它参数保持默认 sO6gIPU^  
    运行仿真 n `m_S  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 O:,2OMB}B`  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 2&gVZz  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 9U7Mu;4  
    LPapD@Z  
    远场分析衍射 &=z1$ih>2\  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” _7=pw5[  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 yxCM l.  
    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 uZ/7t(fy  
    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) fmnRUN=  
    图4.远场计算对话框
    t?9 ;cS4  
    )7I.N]=  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: DO1 JPeIi  
    Wavelength: 0.63 qX p,d  
    Refractive index: 1.5+0i =nvAOvP{?  
    Angle Initial: -90.0 @cu}3>  
    Angle Final: 90.0 kj{rk^x  
    Number of Steps: 721 //X e*0  
    Distance: 100, 000*wavelength uXQ7eXX  
    Intensity `rz`3:ZH  
    uP%axys  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 $kkp*3{ot  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 mEB2RLCM  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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