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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: J )~L   
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 @&:ar  
    •光栅布局模拟和后处理分析 >>o dZL  
    布局layout B$!)YD;  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 I}6\Sv=  
    图1.二维光栅布局
    -~ Mb  
    `[)YEg s  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 & <J[Q%2  
    S=nzw-(I  
    步骤: hKjt'N:~ZY  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 sq[iY  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 $lIz{ySJv  
    Wafer Dimensions: 'BPp ]R#{  
    Length (mm): 8.5 dhr3,&+T2  
    Width (mm): 3.0 @I/]D6 ~"  
    3]UUG  
    2D wafer properties: W"'iIh)z `  
    Wafer refractive index: Air I'iGt~4$  
    3 点击 Profiles 与 Materials. jvFTR'R)=  
    NchXt6$i9  
    在“Materials”中加入以下材料 (+3Wgl+]/  
    Name: N=1.5 A"D,Kg S  
    Refractive index (Re:): 1.5 .!,z:l$Kh  
    :Q_<Z@2Y{  
    Name: N=3.14 #KXa&C  
    Refractive index (Re:): 3.14 >W`4aA  
    Z->p1xkX  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: l0cA6b  
    Name: ChannelPro_n=3.14 [tA;l+Q\&  
    2D profile definition, Material: n=3.14 [P7N{l=I  
    <-S%kA8  
    Name: ChannelPro_n=1.5 cwWodPNm  
    2D profile definition, Material: n=1.5 p2udm!)J  
    }S$@ Ez6  
    6.画出以下波导结构: .dQQoyR+O  
    a. Linear waveguide 1 dW~*e2nq  
    Label: linear1 ux3<l+jv^  
    Start Horizontal offset: 0.0 `Ru3L#@  
    Start vertical offset: -0.75 FE! lok  
    End Horizontal offset: 8.5 zs*L~_K  
    End vertical offset: -0.75 yH*6@P4:0=  
    Channel Thickness Tapering: Use Default WT`4s  
    Width: 1.5 XW s"jt  
    Depth: 0.0 J6G(_(d  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 F^LZeF[#t  
    P(73!DT+  
    b. Linear waveguide 2 8o 0%@5M  
    Label: linear2 ?Ovqp-sw  
    Start Horizontal offset: 0.5 S'B|>!z@  
    Start vertical offset: 0.05 (BfgwC)  
    End Horizontal offset: 1.0 uDSxTz{  
    End vertical offset: 0.05 G 0;XaL:  
    Channel Thickness Tapering: Use Default e-*.Ca  
    Width: 0.1 | j a-  
    Depth: 0.0 'ao"9-c  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 e|D ;OM  
    QtqfG{  
    7.加入水平平面波: OdY=z!Fls  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: g HbxgeL  
    Input field Transverse: Rectangular fpN- o  
    X Position: 0.5 (%o2jroQ#  
    Direction: Negative Direction R% ,<\d7  
    Label: InputPlane1 F]t (%{#W  
    2D Transverse: ]t*[%4  
    Center Position: 4.5 ,b;{emX h  
    Half width: 5.0 XNb ZNaAd  
    Titlitng Angle: 45 Kmv+1T0,  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 j"@93D~  
    图2.波导结构(未设置周期)
    b-*3 2Y%  
    dwv6;x  
    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。 ;6{@^  
    将Linear2代码段修改如下: 9{8GP  
    Dim Linear2 >ap1"n9k  
    for m=1 to 8 )){9&5,0:  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) }sFm9j7yR  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 S#Sb]  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" 13&0rLS  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" @*DyZB  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" =.`qixN  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" Uyr3dN%*r  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" k8uvNLA)a  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True eD Z8w  
    <ExZ:ip  
    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。 ed_FiQd  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    %F*|;o7s  
    1#4PG'H  
    设置仿真参数 RTu4@7XP  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 .ol'.t ,S  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: r]Ff{la5  
    TE simulation =}:)y0L  
    Mesh Delta X: 0.015 FsGlJ   
    Mesh Delta Z: 0.015 EmT`YNuc  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps wB{;bB{  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 1uk 0d`JL  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 (x$9~;<S*d  
            其它参数保持默认 R1W}dRE}  
    运行仿真 v^7LctcVm  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 e~T@~(fft  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 s{4\xAS>  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 &h,5:u  
    aRJ>6Q}  
    远场分析衍射 A=-F,=k(!/  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” OcSEo7W  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 2.X"f  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 :ECi+DxBK  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) 0G2g4DSKD  
    图4.远场计算对话框
    %,*G[#*&  
    `j9$T:`  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: 9r2IuS0  
    Wavelength: 0.63 :p4"IeKs  
    Refractive index: 1.5+0i x)_@9ldYv  
    Angle Initial: -90.0 7gS1~Q4\V2  
    Angle Final: 90.0 VNtPKtx\  
    Number of Steps: 721 Sj(F3wY  
    Distance: 100, 000*wavelength M}hrO-C  
    Intensity w_iamqe,  
    Bz`yfl2  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 fXQiNm[P  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 RP`2)/sMT  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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