切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 1214阅读
    • 0回复

    [技术]OptiFDTD应用:光栅衍射的远场分布 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    6613
    光币
    27214
    光券
    0
    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: +qjW;]yxP  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 (w4#?_  
    •光栅布局模拟和后处理分析 ]TqcV8Q~  
    布局layout d.2   
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 Q >)?_O(  
    图1.二维光栅布局
    Vs\ )w>JF  
    V<nh+Q3<d  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 u.$.RkNMQ  
     LBw,tP  
    步骤: tWL9>7]G  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 3p$ZHH.UP  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 F1gDeLmJ  
    Wafer Dimensions: {ZN{$Ad3/  
    Length (mm): 8.5 W=PDOzB>K  
    Width (mm): 3.0 ukvz#hdE  
    \ >1M?  
    2D wafer properties: }MuXN<DDb  
    Wafer refractive index: Air i1C]bUXA  
    3 点击 Profiles 与 Materials. ]!0 BMZmf  
    c$@,*c 0n  
    在“Materials”中加入以下材料 z[] AH#h  
    Name: N=1.5 <N+l"Re#]  
    Refractive index (Re:): 1.5 I\`:(V  
    (|h<{ -L  
    Name: N=3.14 32YE%  
    Refractive index (Re:): 3.14 F_\\n#bv  
    P@ 1D  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: f}nGWV%,  
    Name: ChannelPro_n=3.14 <f8@Qij  
    2D profile definition, Material: n=3.14 vWjK[5 M%  
    T|ZT&x$z  
    Name: ChannelPro_n=1.5 T JLz^%t  
    2D profile definition, Material: n=1.5 *E+) mB"~  
    Y13IrCA2  
    6.画出以下波导结构: ",Ek| z  
    a. Linear waveguide 1 SS(jjpe&,  
    Label: linear1 YWd:Ok0  
    Start Horizontal offset: 0.0 B=|yjA'Fg  
    Start vertical offset: -0.75 u\s mQhQGE  
    End Horizontal offset: 8.5 q2&&n6PYW  
    End vertical offset: -0.75 z8vF QO\I"  
    Channel Thickness Tapering: Use Default \`|,wLgH  
    Width: 1.5 7o0e j#  
    Depth: 0.0 *l_1T4]S  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 F2 >o"j2  
    e[>(L%QV+  
    b. Linear waveguide 2 |I85]'K9a  
    Label: linear2 2!{CNt.-  
    Start Horizontal offset: 0.5 8Bo'0  
    Start vertical offset: 0.05 r$G;^  
    End Horizontal offset: 1.0 @fbvu_-].  
    End vertical offset: 0.05 nb(#;3DQ  
    Channel Thickness Tapering: Use Default zSDiJ$Xk  
    Width: 0.1 TS-m^Y'R  
    Depth: 0.0 pr@8PD2%  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 ]+d.X]   
    !i#;P9K  
    7.加入水平平面波: dy|r:~j3  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: )wSsxX7:  
    Input field Transverse: Rectangular /HI#8  
    X Position: 0.5 ~)sb\o  
    Direction: Negative Direction 3Mr)oM< Q  
    Label: InputPlane1 ;y4 "wBX  
    2D Transverse: O:p~L`o>>  
    Center Position: 4.5 H)t8d_^|j  
    Half width: 5.0 4Q_2GiF_ ?  
    Titlitng Angle: 45 ]5rEwPB  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 Z~muQ c?  
    图2.波导结构(未设置周期)
    jpOi Eo  
    %w' @:~0  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 aMh2[I  
    将Linear2代码段修改如下: k NK)mE  
    Dim Linear2 kw}J~f2  
    for m=1 to 8 b3y@!_'c  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) ,f} s!>j  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 .CwMxuW  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" 7}TjOWC  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0"  yZdM4`  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"  1=W>zC  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" k@KX=mG<  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" 8~}Ti*Urc  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True O_KL#xo  
    a8A8?:  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 b .j\=c  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    o5 . q  
    *hFT,1WE=+  
    设置仿真参数 1w1(FpQO.  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 oy/#,R_n%  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数:  Ur]5AJ  
    TE simulation )jCAfdnCs  
    Mesh Delta X: 0.015 YX@[z 5*  
    Mesh Delta Z: 0.015 YuLW]Q?v  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps @Je{;1   
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 wArNWBM  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 #{i\t E  
            其它参数保持默认 ?ry`+nx  
    运行仿真 {@B<$g   
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 el-%#0  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 IuB0C!'  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 ? 0nbvV5v7  
    GZ*cV3Y`&  
    远场分析衍射 }$81FSKh  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” S :9zz  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 f>l}y->-Ug  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 :2K0/@<x  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) pPeS4$Y  
    图4.远场计算对话框
    </qXKEu`_  
    ks 3<zW(  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: [fO \1J  
    Wavelength: 0.63 g^4'42UX  
    Refractive index: 1.5+0i Hco [p+  
    Angle Initial: -90.0 ks:Z=%o   
    Angle Final: 90.0 #pE : !D  
    Number of Steps: 721 ndW? ?wiM  
    Distance: 100, 000*wavelength &kYg >X  
    Intensity <EJ}9`t  
    ? vk;b!  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 d,+d8X  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 K`PF|=z  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
    分享到