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:
\W=~@k •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。
@GDe{GG+ •光栅布局
模拟和后处理分析
:#s6, 布局layout
&b8Dy=# 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
nAPSs]D 图1.二维光栅布局
4+e9:r] k FE2Vv4. 用VB脚本定义一个2D光栅布局
z )s{>^D
F$<>JEdX 步骤:
c,pR+DP 1 通过在
文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。
3>YG 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 "
2A`M~
Wafer Dimensions:
^
cpQ*Fz Length (mm): 8.5
Wd#r-&!6j Width (mm): 3.0
(7^5jo[D mz$)80ly 2D wafer properties:
I4{uw ge Wafer refractive index: Air
Aq674 3 点击 Profiles 与 Materials.
nI7G"f[%r; R#gt~]x6k 在“Materials”中加入以下
材料:
aNLRUdc. Name: N=1.5
^0vK > Refractive index (Re:): 1.5
Xu\FcQ{ .RFijr Name: N=3.14
qPqpRi Refractive index (Re:): 3.14
T9w;4XF 95LZG1]Rb 4.在“Profile”中定义以下轮廓:
T n.Cj5 Name: ChannelPro_n=3.14
&x6Z=|Ers 2D profile definition, Material: n=3.14
{R<0'JU 2L"$p? Name: ChannelPro_n=1.5
C#{s[l \] 2D profile definition, Material: n=1.5
g$bbm}6S $I*ye+a*{q 6.画出以下波导结构:
Jm8{@D% a. Linear waveguide 1
g(Q)fw Label: linear1
l2H-E&'= Start Horizontal offset: 0.0
uqe{F+;8& Start vertical offset: -0.75
Y~z3fd End Horizontal offset: 8.5
+g/TDwyVH End vertical offset: -0.75
}dcXuX4{r Channel Thickness Tapering: Use Default
Bh3N6j+$d Width: 1.5
6[ }~m\cY Depth: 0.0
A+Uil\% Profile: ChannelPro_n=1.5
!bs{/? n7-|\p!xP6 b. Linear waveguide 2
Sl,X*[HGd Label: linear2
M~%~y`D^ Start Horizontal offset: 0.5
yF2|w=! Start vertical offset: 0.05
`w/:o$& End Horizontal offset: 1.0
v:/+OzY End vertical offset: 0.05
pFE&`T@ < Channel Thickness Tapering: Use Default
B-'oB>| Width: 0.1
ab"6]%_ Depth: 0.0
7|$cM7_r Profile: ChannelPro_n=3.14
Su"9` PF=BXY1<UL 7.加入水平平面波:
Ja1[vO"YgP Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
K
@x4>9 3n Input field Transverse: Rectangular
eh4` a<gC X Position: 0.5
EJC{!06L'/ Direction: Negative Direction
.*N]SbU<8 Label: InputPlane1
}/)vOUcEd 2D Transverse:
E|R^tETb Center Position: 4.5
`| nC r Half width: 5.0
2cv!85 Titlitng Angle: 45
X}"Ic@8 Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
K>%}m, 图2.波导结构(未设置周期)
RNa59b %DyukUJ 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。
DJ&ni` 将Linear2代码段修改如下:
/~sNx Dim Linear2
YY{0WWua for m=1 to 8
tc-pVw:TV Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
o>Fc.$ngZ Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
`Wc"Ix0 Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
6( #fGH&[ Linear2.SetAttr "Depth", "0"
)w.+( v( Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
JSXJlau Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
8w,+Y]X<P[ Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
VTS7K2lBvX Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
<jt_<p
+ >WYiOXYv 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。
p2m@0ou 图3.光栅布局通过VB脚本生成
C:r@)Mhq ENx1) ] 设置仿真参数
F7f psAt7 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框
*?? !~RE 2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数:
kmNa),`{s TE simulation
4KbOyTQ Mesh Delta X: 0.015
a7$]"
T 7 Mesh Delta Z: 0.015
=2Vs))>Y Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
fEv`iXZG 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
dUt$kB Number of Anisotropic PML layers: 15
11"- taWj 其它参数保持默认
ShP&ss 运行仿真
IKz3IR eu • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真
R_DstpsT • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应
U-~6<\Mf • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。
hB?a{#JL ,Yp+&&p. 远场分析
衍射波
z (1zth 1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
Z--A:D> 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
Fx@ovI- 5 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
!xE/ 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)
]n \Qa 图4.远场计算对话框
OM>,1;UH] ,(&p"O": 5. 在远场对话框,设置以下参数:
Uzi.CYVs% Wavelength: 0.63
dnwTD\), Refractive index: 1.5+0i
w}20l F Angle Initial: -90.0
`j#zwgUs Angle Final: 90.0
pA%}CmrMq Number of Steps: 721
TTDcVG_} Distance: 100, 000*wavelength
Pv#Oea? Intensity
l1 M
% mM[KT}
A 6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。
:CeK
'A\ 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
(^{tu89ab 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式