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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: K^WDA])  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 %. 1/ #{  
    •光栅布局模拟和后处理分析 ((M,6Q}  
    布局layout d1~#@6CIz  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 F^l1WX6  
    图1.二维光栅布局
    "L>'X22ed  
    /-M:6  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 XIcUoKg^  
    HLyA zB~r  
    步骤: (\:Rnl  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 zs=3e~o3  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 -2hirA<^  
    Wafer Dimensions: XoN~d  
    Length (mm): 8.5 y##h(y  
    Width (mm): 3.0 Y3 $jNuV  
    Sca"LaW1  
    2D wafer properties: ]J Yz(m[   
    Wafer refractive index: Air BlJiHz!  
    3 点击 Profiles 与 Materials.  ~,lt^@a  
    Q<sqlh!h  
    在“Materials”中加入以下材料 V%-hP~nyBx  
    Name: N=1.5 fe\lSGmf  
    Refractive index (Re:): 1.5 Us`=^\  
    F5?S8=i  
    Name: N=3.14 fD!c t;UK  
    Refractive index (Re:): 3.14 J3yK^@&&  
     'z} t= ?  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: _c-3eQ1  
    Name: ChannelPro_n=3.14 :jTSO d[r  
    2D profile definition, Material: n=3.14 ;yNc 7Vl  
    3Gs\Q{O:  
    Name: ChannelPro_n=1.5 o\8?CNm1(  
    2D profile definition, Material: n=1.5 _=g&^_ #t  
    }Uy QGRZ=  
    6.画出以下波导结构: eB0exPz%  
    a. Linear waveguide 1 8maWF.xq  
    Label: linear1 7uR;S:WX  
    Start Horizontal offset: 0.0 56AC%_ g>  
    Start vertical offset: -0.75 R+LKa Z  
    End Horizontal offset: 8.5 qvn.uujYS  
    End vertical offset: -0.75 5RPG3ppS  
    Channel Thickness Tapering: Use Default 15ailA&(Qm  
    Width: 1.5 W9SU1{*9  
    Depth: 0.0 :T-DxP/  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 3)G~ud  
    FWbp;v{  
    b. Linear waveguide 2 ,`t+X=#  
    Label: linear2 F`g(vD >  
    Start Horizontal offset: 0.5 Pb&tWv\ql  
    Start vertical offset: 0.05 x2!R&q8U>  
    End Horizontal offset: 1.0 *OLqr/ yb  
    End vertical offset: 0.05 =E9\fRGU  
    Channel Thickness Tapering: Use Default Lt*P&  
    Width: 0.1 aAjl 58  
    Depth: 0.0 bRvGetX  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 ;,bgJgK  
    7d;|?R-8D  
    7.加入水平平面波: SAP/jD$5]>  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: gPd K%"B@  
    Input field Transverse: Rectangular AE rPd)yk0  
    X Position: 0.5 P j   
    Direction: Negative Direction -[=~!Qr:  
    Label: InputPlane1 v@qP &4Sp  
    2D Transverse: "BQnP9  
    Center Position: 4.5 |5 V0_79  
    Half width: 5.0 -8l<5g7  
    Titlitng Angle: 45 I}PI  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 )] @h}K}  
    图2.波导结构(未设置周期)
    vT?^#  
    k8D _  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 J*;RL`  
    将Linear2代码段修改如下: Z"8lW+r *  
    Dim Linear2 ,@ '^3u  
    for m=1 to 8 9nR\7!_  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) [xqV`(vM  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 KlT:&1SB9  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" /2p*uv }IP  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" w<(ubR %$  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" 3^/w`(-{@  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" Yc[umn^K  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" %jL^sA2;c+  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True ,ua1sTgQ  
    D, ")n75  
    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。 n\+ c3  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    0he3[m}Nr  
    X.b8qbnq[  
    设置仿真参数 gH//@`6  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 H$%MIBz>$  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: f"s_dR  
    TE simulation ^L%_kL_7  
    Mesh Delta X: 0.015 _ /1/{  
    Mesh Delta Z: 0.015 FJ3S  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps kyHli~Nr"  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 ji?Hw  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 qHk{5O3  
            其它参数保持默认 <Z^by;d|z  
    运行仿真 PK+sGV  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 Uj5-x%~  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 ^.A*mMQ  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 3X gJZ  
    x0# Bc7y  
    远场分析衍射 `vBBJ@f4)  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” Ro<779.Gn\  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 e\6H.9=  
    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 bB$f=W!m%  
    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) a&'9[9E1  
    图4.远场计算对话框
    SW9 C 8Q  
    CzBYH   
    5. 在远场对话框,设置以下参数: PMAz[w,R~  
    Wavelength: 0.63 }PI:O%N;  
    Refractive index: 1.5+0i h7#\]2U$[5  
    Angle Initial: -90.0 e0(/(E:  
    Angle Final: 90.0 f\2IKpF2  
    Number of Steps: 721 27!F B@k-  
    Distance: 100, 000*wavelength $M}"u [Qq  
    Intensity MG=E 6:  
    `jeATxWv  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 xeF>"6\  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 ) ^ En  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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