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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: +kmPQdO;*/  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 -aXV}ZY"  
    •光栅布局模拟和后处理分析 Ay22-/C|@  
    布局layout mN!>BqvN  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 Y6,< j|  
    图1.二维光栅布局
    8(\Az5%  
    rX)PN3TD  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 pTX{j=n!  
    7_?:R2]n  
    步骤: 120<(#  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 (G*--+Gn  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 h 1:uTrtA  
    Wafer Dimensions: +MIDq{B  
    Length (mm): 8.5 Yy@;U]R  
    Width (mm): 3.0 @q}.BcSg  
    >t2 0GmmN  
    2D wafer properties: "W?k~.uw  
    Wafer refractive index: Air k:nr!Y<  
    3 点击 Profiles 与 Materials. K, WNM S  
    =\eM -"r  
    在“Materials”中加入以下材料 `_N8A A  
    Name: N=1.5 &&\ h%-Jc  
    Refractive index (Re:): 1.5 Vr D?[&2pE  
    6@t4pML  
    Name: N=3.14 No=Ig-It  
    Refractive index (Re:): 3.14 Nq/,41  
    >2_BL5<S  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: U}x2,`PI  
    Name: ChannelPro_n=3.14 5wmH3g#0  
    2D profile definition, Material: n=3.14 YR@@:n'TP  
    eu@-v"=w  
    Name: ChannelPro_n=1.5 d+[yW7%J  
    2D profile definition, Material: n=1.5 Cg |_ ) _w  
    '>^+_|2  
    6.画出以下波导结构: [=z1~dXKb  
    a. Linear waveguide 1 @Kd1|K  
    Label: linear1 e#(0af8A  
    Start Horizontal offset: 0.0 #UG|\}Lp  
    Start vertical offset: -0.75 WO?EzQ ?  
    End Horizontal offset: 8.5 s^TF+d?B  
    End vertical offset: -0.75 (C={/waJ  
    Channel Thickness Tapering: Use Default CkE@ Ll3Z  
    Width: 1.5 : ~"^st_[!  
    Depth: 0.0 }QU9+<Z[r  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 &PI}o  
    ~ ' 81  
    b. Linear waveguide 2 p%EU,:I6  
    Label: linear2 iJv4%|9  
    Start Horizontal offset: 0.5 FY)vrM*yh  
    Start vertical offset: 0.05 1_%jDMYH  
    End Horizontal offset: 1.0 <mjH#aSy  
    End vertical offset: 0.05 O@{ JB  
    Channel Thickness Tapering: Use Default S}gUz9ks  
    Width: 0.1 m3 C&QdjRp  
    Depth: 0.0 W"?|OQ'  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 A8&yB;T$y  
    5gARGA  
    7.加入水平平面波: -%*>z'|{  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: *M\Qt_[  
    Input field Transverse: Rectangular 6e&Y%O'8  
    X Position: 0.5 W Y_}D!O  
    Direction: Negative Direction d|k6#f-E  
    Label: InputPlane1 'uBXSP#  
    2D Transverse:  7m_Jb5  
    Center Position: 4.5 e;~[PYeu  
    Half width: 5.0 <&\HXAOd  
    Titlitng Angle: 45 z=<x.F  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 "(5A 5>  
    图2.波导结构(未设置周期)
    FKY|xG9  
    (2(I|O#  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 #x$.  
    将Linear2代码段修改如下: *X+T>SKL  
    Dim Linear2 "P\k_-a'  
    for m=1 to 8 jJdw\`  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) a9 7A{7I&  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 PeEf=3  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" B;9X{"  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" o7S,W?;=5  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" %>`0hk88  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" ^]o]'  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" %myg67u  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True u'M \m7  
    =Y#)c]`  
    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。 ~f0Bu:A)  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    'qwFVP  
    M%pxv6?""{  
    设置仿真参数 fw kX-ON  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 e8 4[B.  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: .vYU4g]  
    TE simulation hz{=@jX  
    Mesh Delta X: 0.015 7y.$'<  
    Mesh Delta Z: 0.015 wZ/Zc} .  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps E7@0,9A U  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 ' _Ij9{M  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 \)'s6>58|  
            其它参数保持默认 1^^<6e  
    运行仿真 iV;X``S  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 CIAHsbn.A  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 T#%r\f,l0  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 Uu ~BErEC  
    *-"DZ  
    远场分析衍射 unu%\f>^4  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” 0J7)UqMf.  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 > 5-z"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 It>8XKS  
    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) FJJ+*3(  
    图4.远场计算对话框
    0V6gNEAUg  
    >KXSb@  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: F_0vh;Jo  
    Wavelength: 0.63 w6 0I;.hy  
    Refractive index: 1.5+0i ?EQ]f34  
    Angle Initial: -90.0 L5$r<t<  
    Angle Final: 90.0 ?IRp3H  
    Number of Steps: 721 MQ7d IUs  
    Distance: 100, 000*wavelength =yo?]ZS  
    Intensity ~5LlIpf36|  
    GBnf]A,^ @  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 Zn{,j0;  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 iV<4#aBg  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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