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:
E;Sb
e9] •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。
j=~c(
B •光栅布局
模拟和后处理分析
c>nXnN 布局layout
W_ hckq. 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
({_Dg43O'[ 图1.二维光栅布局
U$5 lh `cBV+00YS 用VB脚本定义一个2D光栅布局
&?mJL0fy m}dO\; 步骤:
{(,[ 1 通过在
文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。
]5}C@W@_ 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 R"`7aa6 Wafer Dimensions:
w0iv\yIRQ Length (mm): 8.5
\E3evU
Width (mm): 3.0
s9'lw' <_~>YJ 2D wafer properties:
io{uN/!X_J Wafer refractive index: Air
N-4k
9l1 3 点击 Profiles 与 Materials.
8V$ :th(' >uN)O- 在“Materials”中加入以下
材料:
#A '|O\RGP Name: N=1.5
Ow\dk^\-G8 Refractive index (Re:): 1.5
#}Qzu~ DlWnz- Name: N=3.14
}+fMYgw Refractive index (Re:): 3.14
8~>5k 5_MqpCL 4.在“Profile”中定义以下轮廓:
b=Y:`&o=[ Name: ChannelPro_n=3.14
r-];@ 2D profile definition, Material: n=3.14
TsB"<6@!AA |_^A$Hv Name: ChannelPro_n=1.5
>5Rcj(-&l 2D profile definition, Material: n=1.5
;Xw'WMb*= B8'e,9 6.画出以下波导结构:
l"#}g%E a. Linear waveguide 1
:7w^2/ZGo Label: linear1
}Ra'`;D$ Start Horizontal offset: 0.0
&(]@L\A Start vertical offset: -0.75
dMnJ)R End Horizontal offset: 8.5
y,D4b6 End vertical offset: -0.75
)Uv lEG'] Channel Thickness Tapering: Use Default
gfPht 5 Width: 1.5
{{WA=\N8C Depth: 0.0
5g{F- Profile: ChannelPro_n=1.5
R\B-cU[, IP 9{vk b. Linear waveguide 2
dDAIfe2y Label: linear2
F( w Start Horizontal offset: 0.5
lbCTc,xT Start vertical offset: 0.05
?x|8"*N End Horizontal offset: 1.0
0=2D90 End vertical offset: 0.05
l#W9J.q( Channel Thickness Tapering: Use Default
zdoJ+zRtK Width: 0.1
>Bj+!)96q Depth: 0.0
tCJ+OU5/ Profile: ChannelPro_n=3.14
$cxulcay=
YtzB/q8I 7.加入水平平面波:
$&@L[[xl Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
Z*}5M4 Input field Transverse: Rectangular
}T}9AQ}| X Position: 0.5
B~o;,} Direction: Negative Direction
me+F0:L Label: InputPlane1
yH'vhtop 2D Transverse:
GtC bzNY Center Position: 4.5
I?l%RdGW Half width: 5.0
G/2| *H Titlitng Angle: 45
0<8pG:BQ Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
thYG1Cs 图2.波导结构(未设置周期)
ndIf1} nty^De% 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。
H WOl79- 将Linear2代码段修改如下:
D ]H@Sx Dim Linear2
D{]t50a. for m=1 to 8
JP2zom Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
CMm:Vea Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
q"|,HpQ Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
0wxlsny? Linear2.SetAttr "Depth", "0"
pohA??t2: Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
SIBNU3;DL Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
8b0!eB#_Ee Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
dPdodjSu,! Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
s)=fs#% T+O Qa+E@P 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。
BM(8+Wj 图3.光栅布局通过VB脚本生成
;^9A o>(?y lzQmD/i* 设置仿真参数
BI'} 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框
mG?g 2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数:
7r`A6 \
! TE simulation
9t.u9C=!F Mesh Delta X: 0.015
QBg~b{h Mesh Delta Z: 0.015
%Ts6M,Fpp Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
R. sRH/6 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
,cbCt Number of Anisotropic PML layers: 15
`CWI%V 其它参数保持默认
%_rdO(
运行仿真
h&$7^P • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真
+:hZ,G?> • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应
U>b mCK2 • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。
8n.sg({g As$:V<Z 远场分析
衍射波
8X6F6RK6,1 1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
_vQtV] 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
p)5j~Nl 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
MZyzc{c, 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)
wA+QUN3#n 图4.远场计算对话框
kZ&|.q1zki ^x Wu7q 5. 在远场对话框,设置以下参数:
~i)m(65: Wavelength: 0.63
.eg?FB'7 Refractive index: 1.5+0i
~
.} Angle Initial: -90.0
OF$0]V Angle Final: 90.0
Htg,^d 5 Number of Steps: 721
{XT3M{`rWL Distance: 100, 000*wavelength
8oM]gW;J~ Intensity
}:5_vH0 9n#Q1Xq 6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。
6}Se$XMl 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
v8
Q/DJ~ 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式