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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: 1< 22,  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 T["(wPrt  
    •光栅布局模拟和后处理分析 s#phs `v  
    布局layout >J4Tk1//b  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 OQl7#`G!H%  
    图1.二维光栅布局
    SxyXz8+e[  
    #j!RbW  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 "gaurr3  
    e+`LtEve0  
    步骤: w +pK=R  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 "}"hQ.kAz  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 v2Lx4:dzi  
    Wafer Dimensions: OAlV7cfD  
    Length (mm): 8.5 qIXo_H&\C  
    Width (mm): 3.0 DjzHEqiH  
    |AgdD  
    2D wafer properties: M`_RkDmy<  
    Wafer refractive index: Air j` RuK  
    3 点击 Profiles 与 Materials. `;X~$uS  
    }bkQr)us  
    在“Materials”中加入以下材料 V?_:-!NJ(  
    Name: N=1.5 l:' 0  
    Refractive index (Re:): 1.5 Q:nBx[%  
    k&oq6!ix  
    Name: N=3.14 NOzAk%s3I  
    Refractive index (Re:): 3.14 H@-txO1`::  
    q$#5>5&  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: h\]D:S  
    Name: ChannelPro_n=3.14 i\h"N K  
    2D profile definition, Material: n=3.14 ,}8|[)"  
    whoM$  &  
    Name: ChannelPro_n=1.5 KM'*+.I  
    2D profile definition, Material: n=1.5  ~OdE!!  
    CP5vo-/)-  
    6.画出以下波导结构: \my5E\  
    a. Linear waveguide 1  Rix|LKk{  
    Label: linear1 Y.7iKMp(  
    Start Horizontal offset: 0.0 '3<AzR2  
    Start vertical offset: -0.75 M/Twtq-`H  
    End Horizontal offset: 8.5 |8m2i1XG  
    End vertical offset: -0.75 v|]1x2191  
    Channel Thickness Tapering: Use Default ^/"[jq3F  
    Width: 1.5 bi01]  
    Depth: 0.0 [wLK*9@&  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 >^fpQG  
    5*~]=(BE  
    b. Linear waveguide 2 s|cL mL[  
    Label: linear2 Xyz w.%4c  
    Start Horizontal offset: 0.5 pbXh}YJ&  
    Start vertical offset: 0.05 J>o%6D  
    End Horizontal offset: 1.0 f3[/zcm;  
    End vertical offset: 0.05 Tgf\f%,h  
    Channel Thickness Tapering: Use Default AlVB hR`  
    Width: 0.1 qD] &&"B  
    Depth: 0.0 R&v V! d  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 K[j~htC{I"  
    SJ ay  
    7.加入水平平面波: )qq5WShMJ  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:   (4GDh%  
    Input field Transverse: Rectangular NKyKsu  
    X Position: 0.5 OV.f+_LS  
    Direction: Negative Direction EFk9G2@_  
    Label: InputPlane1 $\9M6k'  
    2D Transverse: >>>&{>}!  
    Center Position: 4.5 ` !um )4  
    Half width: 5.0 zJMm=Mw^  
    Titlitng Angle: 45 G\PFh&  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 .)Wqo7/Gx  
    图2.波导结构(未设置周期)
    8AGP*"gI  
    lx)Bj6  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 l(B(gPvU  
    将Linear2代码段修改如下: Szb#:C  
    Dim Linear2 F<YXkG4 pO  
    for m=1 to 8 IEP^u `}  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) ~LG<Uu  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 }%}yOLo:  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" 7_ G$&  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" l5/!0]/  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" 5ltrr(MeD  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" 1SwKd*aRR?  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" a3wk#mH  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True JtbwY@R  
    ^sP-6 ^  
    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。 cH7Gb|,M  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    YqEB%Y~N+  
    2 {I(A2  
    设置仿真参数 8-_\Q2vG  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 LJ{P93aq`^  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: "<Q,|Md  
    TE simulation #Ave r]eK  
    Mesh Delta X: 0.015 EyK F5TP0  
    Mesh Delta Z: 0.015 VJoobu1h  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps Z'cL"n\9R]  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 N ,0&xg3  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 GU,ztO.w3  
            其它参数保持默认 vFx0B?  
    运行仿真 g~v>{F+u  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 1${rQ9FIF  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 j` 5K7~hv  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 '<!T'l:R:/  
    J9V,U;"\  
    远场分析衍射 Rch?@O#J  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” ~6!TMVr  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 J};=)xLX;  
    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 Ty5}5)CRZ  
    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) 8w\ZY>d   
    图4.远场计算对话框
    of<(4<T  
    >&?k^nI}J  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: @\}w8  
    Wavelength: 0.63 i[N=.  
    Refractive index: 1.5+0i '>U&B}  
    Angle Initial: -90.0 rsPo~nA  
    Angle Final: 90.0 `;v5o4.`  
    Number of Steps: 721 B4kJ 7Pdny  
    Distance: 100, 000*wavelength DRy,n)U&  
    Intensity hTS?+l  
    8;q2W F{AX  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 L^%jR=  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 SLi?E  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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