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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: $Vp*,oRL  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 yt@7l]I  
    •光栅布局模拟和后处理分析 kfV}ta'^S  
    布局layout e=^^TX`I  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 ,` 64t'g  
    图1.二维光栅布局
    !*1 $j7`tP  
    v8} vk]b  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 @u @~gEt  
    [o"<DP6w  
    步骤: ZccvZl ;b  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 \_]X+o;  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 OU esL9  
    Wafer Dimensions: H[_i=X3-~  
    Length (mm): 8.5 jP{&U&!i  
    Width (mm): 3.0 l@)`Q  
    xfa-   
    2D wafer properties: X`6"^ xme  
    Wafer refractive index: Air N<PDQ  
    3 点击 Profiles 与 Materials. ({OQ JBC  
    (QTF+~)  
    在“Materials”中加入以下材料 0,/I2!dF?  
    Name: N=1.5 $*Kr4vh  
    Refractive index (Re:): 1.5 vh#81}@N7*  
    ~ \]?5 nj  
    Name: N=3.14 BPuum  
    Refractive index (Re:): 3.14 %E\zR/  
    {vq| 0t\-  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: QR2S67-  
    Name: ChannelPro_n=3.14 E|vXM"zFl  
    2D profile definition, Material: n=3.14 )_YB8jUR-X  
    D3B]  
    Name: ChannelPro_n=1.5 _ a#k3r  
    2D profile definition, Material: n=1.5 7 x'2  
    c'.XC}  
    6.画出以下波导结构: /go|r '  
    a. Linear waveguide 1 Vel}lQD  
    Label: linear1 =%B5TBG  
    Start Horizontal offset: 0.0 4{@{VsXN  
    Start vertical offset: -0.75 q{ [!" ,  
    End Horizontal offset: 8.5 e\em;GTy  
    End vertical offset: -0.75 `*l aUn  
    Channel Thickness Tapering: Use Default  k^Q.lb {  
    Width: 1.5 ", p5}}/  
    Depth: 0.0 5a-x$Qb9  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 :sQ>oNnz  
    EE^x34&=  
    b. Linear waveguide 2 P8(hHuO  
    Label: linear2 ?<`oKBn  
    Start Horizontal offset: 0.5 o1vK2V  
    Start vertical offset: 0.05 c: r25  
    End Horizontal offset: 1.0 $nb.[si\  
    End vertical offset: 0.05 o_1N "o%  
    Channel Thickness Tapering: Use Default Mj{w/'  
    Width: 0.1 aeISb83Y|  
    Depth: 0.0 Mf2F LrAh  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 EV?U !O  
    R RE8|%p;B  
    7.加入水平平面波: R_O=WmD  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: ?j0yT@G  
    Input field Transverse: Rectangular ?ac4GA(  
    X Position: 0.5 rlaeqG  
    Direction: Negative Direction V2!0),]B  
    Label: InputPlane1 Wqkb1~]#Y  
    2D Transverse: b[GhI+_  
    Center Position: 4.5 0-uw3U<  
    Half width: 5.0 f1]zsn:  
    Titlitng Angle: 45 f~F{@),acZ  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 P}]o$nWT  
    图2.波导结构(未设置周期)
    X@"G1j >/  
    Q6W![571;  
    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。 :\vs kk),  
    将Linear2代码段修改如下: D#G%WT/"  
    Dim Linear2 %@Z;;5L  
    for m=1 to 8 S3:AitGJ  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) ,sIC=V +  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 M+0PEf.  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" ~ ;LzTL  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" \"1>NJn&k)  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" <^\rv42'(2  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" m`9nDiV  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" <)p.GAZ  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True w`;HwK$ ,  
    qXg&E}]:=  
    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。 *68 TTBq(  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    Z;%uDlcXI  
    ?+))J~@t  
    设置仿真参数 `0N7Gc  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 i1|>JM[V  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: ~L"$(^/  
    TE simulation PR Mg6  
    Mesh Delta X: 0.015 G0{Z@CvO'  
    Mesh Delta Z: 0.015 `Bw]PO  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps |)+ SG>-  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 {Q3OT  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 ejlns ~  
            其它参数保持默认 rNR7}o~qo  
    运行仿真 F?|Efpzow?  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 E?G'F3i  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 +bS\iw+  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 $uZmIu9Bi+  
    MzD1sWmK  
    远场分析衍射 G;3%k.{  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” @^<odmM  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 cv aG[NF  
    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 B=!!R]dxA  
    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) Y>8Qj+d  
    图4.远场计算对话框
    d/bimQ  
    Ifn|wrx;g  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: -;7xUNQ  
    Wavelength: 0.63 SHX`/  
    Refractive index: 1.5+0i y)fMVD"(  
    Angle Initial: -90.0 /@F'f@;  
    Angle Final: 90.0 ->rqr#  
    Number of Steps: 721 ? `p/jA  
    Distance: 100, 000*wavelength *O :JECKU  
    Intensity w6i2>nu_O  
    UDh \%?j  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 =mO5~~"W+v  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 E{<#h9=>  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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