[技术]OptiFDTD应用：光栅衍射的远场分布 [复制链接]

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： >lrhHU  
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。 n-DaX kK  
•光栅布局模拟和后处理分析 ?w-1:NWjt  
布局layout ;HDZ+B  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 3gAR4  
MDJc[am  
&VDl/qnaL  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 )zU:  
"e 1wr  
步骤： -"=)z/S  
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 $.pTB(tO  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 Vtr3G.P^  
Wafer Dimensions： hk%k(^ekU]  
Length (mm): 8.5 ?v:ZU~i  
Width (mm): 3.0 bNGCOj  
l3.  
2D wafer properties: U@'F%nH
w  
Wafer refractive index: Air hq=,Z1J  
3 点击 Profiles 与 Materials. 'BY-OA#xJ  
F$Hx`hoy  
在“Materials”中加入以下材料： \<~}o I  
Name: N=1.5 HTV ~?E  
Refractive index (Re:): 1.5 #02Kdo&Vy  
>H>gH2qp  
Name: N=3.14 4WC9US-k  
Refractive index (Re:): 3.14 wJe?t$ac?  
=.*98  
4.在“Profile”中定义以下轮廓： 5Fmav5  
Name: ChannelPro_n=3.14 )tS-.PrA-  
2D profile definition, Material: n=3.14 kbYeV_OwM  
rEdY>\'  
Name: ChannelPro_n=1.5 b O=yi)  
2D profile definition, Material: n=1.5 Z<U>A   
S,''>`w  
6．画出以下波导结构： 7{e=="#*  
a. Linear waveguide 1 iXFP5a>|  
Label: linear1 }u%"$[I}  
Start Horizontal offset: 0.0 ySe$4deJ  
Start vertical offset: -0.75 o:"anHs  
End Horizontal offset: 8.5 j(eFoZz,  
End vertical offset: -0.75 j?6X1cMq  
Channel Thickness Tapering: Use Default wG1l+^p  
Width: 1.5 er2cQS7R  
Depth: 0.0 06 i;T~Y  
Profile: ChannelPro_n=1.5 \}5p0.=  
`pL^}_>|GM  
b. Linear waveguide 2 7AwgJb hn  
Label: linear2 S|em[D[Y^  
Start Horizontal offset: 0.5 fKHE;A*>%  
Start vertical offset: 0.05 =WG=C1Z  
End Horizontal offset: 1.0 &
H||&Z[pk  
End vertical offset: 0.05 !2tW$
BP^  
Channel Thickness Tapering: Use Default $g10vF3  
Width: 0.1 "5Uh<X  
Depth: 0.0 ^e Gue  
Profile: ChannelPro_n=3.14 ;@3FF  

En6H%^d2  
7.加入水平平面波： qQ0C?  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: T6#CK  
Input field Transverse: Rectangular .fYZ*=P;c  
X Position: 0.5 8X$LC  
Direction: Negative Direction eq[Et +  
Label: InputPlane1 MFt*&%,JX  
2D Transverse: .]x2K-Sf  
Center Position: 4.5 -|S]oJy  
Half width: 5.0 LD>\#q8a*  
Titlitng Angle: 45 ;eL9{eF  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 *\uM.m0$
 
B@y(.  
&a,OfSz  
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。 (`BSVxJH  
将Linear2代码段修改如下: %JZZ%xc  
Dim Linear2 TUIk$U?/I  
for m=1 to 8 ln!'_\{  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) BvD5SBa}"  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 o>Er_r  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" 44ed79ly0)  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" d[D&J  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" N8r*dadDd  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" @}-r&/#  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" SOZPZUUEJ  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True *?ITns W<  
sP@X g;]  
点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。 GoM ip8'u  
uX/$CM  
JAjmrX  
设置仿真参数 Q/ms]Du  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 ;Q;[*B=kE  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： -]uUYe c  
TE simulation WLa!.v>  
Mesh Delta X: 0.015 wXMDh$  
Mesh Delta Z: 0.015 }A=y=+4j  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps <*!i$(gn  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 N==ZtKj F  
Number of Anisotropic PML layers: 15 xo}b= v  
        其它参数保持默认 V r(J+1@  
运行仿真 $?G"GQ!.  
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 qBV x6MI  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 $''?HjB
}T  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 xT&(n/  
D4Al3fe  
远场分析衍射波 =]`lN-rYw  
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” 7?8wyk|x  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 9^"b*&>P  
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 #`TgZKDg2  
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) $ ,SF@BhO  
xkNyvqcw  
|Xi%  
5. 在远场对话框，设置以下参数： FWue;pw3  
Wavelength: 0.63 %CwL:.|  
Refractive index: 1.5+0i 8P7"&VY
c8  
Angle Initial: -90.0 }8|[;Qa`y  
Angle Final: 90.0 H1GRMDNXOA  
Number of Steps: 721 D4eTTf
Q  
Distance: 100, 000*wavelength wbDM5%  
Intensity '{I_\~*  
FGO[ |]7IN  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 p.}Ls)I  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 |7,L`utp