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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: \dB z-H'@  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 qw|B-lT{:  
    •光栅布局模拟和后处理分析 ^'sy hI\  
    布局layout 0'5N[Bvp  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 lYm00v6y  
    图1.二维光栅布局
    ]REF1<)4z  
    ~-yq,x  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 'vZWk eo  
    ! v%%_sRV  
    步骤: HR'F  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 )ZZ6 (O  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 C1YH\ X(r  
    Wafer Dimensions: oC!z+<  
    Length (mm): 8.5 *L<<S=g$2  
    Width (mm): 3.0 KpQ@cc  
    ?|hYtV  
    2D wafer properties: 6SAYe%e  
    Wafer refractive index: Air ~^3U@( :  
    3 点击 Profiles 与 Materials. A(C0/|#V  
    c/-'^+9  
    在“Materials”中加入以下材料 d(D|rf,av  
    Name: N=1.5 ? a*yK8S  
    Refractive index (Re:): 1.5 tg2+Z\0)4g  
    )4GCL(&  
    Name: N=3.14 w/ID y Q  
    Refractive index (Re:): 3.14 *u>[  
    _^0UK|[  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: 0e'@Xo2e  
    Name: ChannelPro_n=3.14 UQT=URS  
    2D profile definition, Material: n=3.14 SmP&wNHQf  
    2;SiH]HNS  
    Name: ChannelPro_n=1.5 8(:O5#  
    2D profile definition, Material: n=1.5 ]PH'G>x  
    ge&!GO  
    6.画出以下波导结构: oHethk  
    a. Linear waveguide 1 ukee.:{  
    Label: linear1 FbD9G6h5  
    Start Horizontal offset: 0.0 phcYQqR  
    Start vertical offset: -0.75 N/B-u)?\:  
    End Horizontal offset: 8.5 Cj6$W5I m  
    End vertical offset: -0.75 5.U|CL  
    Channel Thickness Tapering: Use Default =kW7|c5Z  
    Width: 1.5 [Al} GM  
    Depth: 0.0 +39p5O!  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 #ChF{mh  
    $r(9'm}W  
    b. Linear waveguide 2 0{47TX*YX  
    Label: linear2 X_wPuU%  
    Start Horizontal offset: 0.5 5mI}IS|@  
    Start vertical offset: 0.05 E^Z?X2Z  
    End Horizontal offset: 1.0 F*,RDM'M  
    End vertical offset: 0.05 yt`K^07@  
    Channel Thickness Tapering: Use Default mv`ND&  
    Width: 0.1 vSJ# }&  
    Depth: 0.0 >yt8gw0J  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 jH2_Ekgc;_  
    f2M}N  
    7.加入水平平面波: _Qf310oONS  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: p,S/-ph  
    Input field Transverse: Rectangular zhC5%R &n/  
    X Position: 0.5 EUuk%<q7C(  
    Direction: Negative Direction ?Lquf&`vP  
    Label: InputPlane1 z7O$o/E-*  
    2D Transverse: J@(69&  
    Center Position: 4.5 1>_2 =^[  
    Half width: 5.0 z~RE}k  
    Titlitng Angle: 45 +)e+$ l  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 /baSAoh/e  
    图2.波导结构(未设置周期)
    ^[hx`Rh`t  
    bb`8YF+?'  
    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。 9h0Y">}`b  
    将Linear2代码段修改如下: mq oB]H,  
    Dim Linear2 IFW"S fdZk  
    for m=1 to 8 ]9$^=z%SE  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) V\r2=ok@y  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 !s[[X5  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" CdNb&Nyz  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" #HmZe98[%  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" 9 EV.![  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" bm-&H   
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" oYrg;]H  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True /NFm6AA]  
    Kr@6m80E5  
    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。 7) Qq  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    ,^&amWey  
    Hie  
    设置仿真参数 DDp\*6y3l  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 1HBXD\!  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: EVDcj,b"^  
    TE simulation vW`[CEm^X  
    Mesh Delta X: 0.015 %.  W56  
    Mesh Delta Z: 0.015 %@Nu{?I  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps zEs:OOM  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 .CBb%onx  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 &O^t]7  
            其它参数保持默认 )EIT>u=  
    运行仿真 gE~LPwM  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 e3]v *<bj  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 $'93:9tg  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 6l& ,!fd  
    J)= "Im)  
    远场分析衍射 z--Y  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” Eanwk` Rx  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 7&vDx=W  
    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 Q4F&#^02y  
    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) #= @?)\~  
    图4.远场计算对话框
    *apkw5B}C  
    ^BhS*  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: sTw+.m{F  
    Wavelength: 0.63 QEc4l[^{.B  
    Refractive index: 1.5+0i yUEvva  
    Angle Initial: -90.0 QeG3X+  
    Angle Final: 90.0 n|eM}ymF+  
    Number of Steps: 721 j. mla  
    Distance: 100, 000*wavelength Oz Axnd\.N  
    Intensity g,s^qW0vds  
    `{9bf)vP6  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 yVgHu#?PM  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 ;={3H_{3  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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