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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: MIk #60Ab  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 @SF" )j|  
    •光栅布局模拟和后处理分析 vJ#rW8y  
    布局layout 4X(1   
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 f//j{P[  
    图1.二维光栅布局
    flm,r<*}  
    nkr,  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 ^Yf)lV&[  
    k`iq<b  
    步骤: )M|O;~q  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 MZ|c7f&`  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 gOES2 4$2  
    Wafer Dimensions: ]6i_d  
    Length (mm): 8.5 YDZ1@N}^B  
    Width (mm): 3.0 m\}\RnZu  
    |RvpEy7 6  
    2D wafer properties: |~=?vw< W  
    Wafer refractive index: Air Gr"2G,,VI  
    3 点击 Profiles 与 Materials. ^~YmLI4  
    Js^r]=\F'  
    在“Materials”中加入以下材料 fO^EMy\  
    Name: N=1.5 t<EX#_i,  
    Refractive index (Re:): 1.5 1VPN#Q!  
    yo Q?lh  
    Name: N=3.14 U(Hq4D  
    Refractive index (Re:): 3.14 .x-Z+Rs{g  
    =vqE=:X6  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: J4K|KS7   
    Name: ChannelPro_n=3.14 .@/z-OgXg  
    2D profile definition, Material: n=3.14 S*DBY~pZy  
    l66ipgw_^I  
    Name: ChannelPro_n=1.5 yW6[Fpw  
    2D profile definition, Material: n=1.5 Sj]T{3mi  
    ui#1+p3G  
    6.画出以下波导结构: [jtj~]&mO  
    a. Linear waveguide 1 3Oig/KZ  
    Label: linear1 NGb! 7Mu9  
    Start Horizontal offset: 0.0 !tFU9Zt  
    Start vertical offset: -0.75 1+PNy d  
    End Horizontal offset: 8.5 u_/OTy  
    End vertical offset: -0.75 U%B]N@  
    Channel Thickness Tapering: Use Default :BZx ) HxQ  
    Width: 1.5 7$dc? K  
    Depth: 0.0 >aanLLO  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 *v7& T  
    :xUl+(+  
    b. Linear waveguide 2 t2-zJJf8  
    Label: linear2 t73Z3M  
    Start Horizontal offset: 0.5 o._#=7|(  
    Start vertical offset: 0.05 fb=$<0Ocj  
    End Horizontal offset: 1.0 <J_,9&\J  
    End vertical offset: 0.05 k @/SeE  
    Channel Thickness Tapering: Use Default Ll E_{||h  
    Width: 0.1 ]@<3 6ByM  
    Depth: 0.0 !A^w6Q;`V  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 ?PxYS%D_L  
    *mhw5Z=!  
    7.加入水平平面波: RT+30Q?  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: f6_|dvY3  
    Input field Transverse: Rectangular lt(-,md  
    X Position: 0.5 4`5Qt=}  
    Direction: Negative Direction Xy8ie:D  
    Label: InputPlane1 Vwh&^{Eh  
    2D Transverse: 0|+hm^'_  
    Center Position: 4.5 {pJ@I=q  
    Half width: 5.0 - 9<yB  
    Titlitng Angle: 45 4;~lpty  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 kKk |@  
    图2.波导结构(未设置周期)
    )b2E/G@X&  
    *p5T  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 2Q_{2(nQb  
    将Linear2代码段修改如下: sT"tS>  
    Dim Linear2 u.K'"-xt4K  
    for m=1 to 8 >p#d;wK4_  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) yLa5tv/  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 ,["|wqM  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" SIBIh-L  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" -0J<R;cVs  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" BMsy}08dQ  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" k-PRV8WO  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" uM!r|X)8  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True Ue\oIi  
    JP% ;rAoJ  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 cM'[;u  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    lJQl$Wx^  
    7/$Z7J!k  
    设置仿真参数 :bF2b..XOu  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 B46H@]d#7K  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: =d4',[O  
    TE simulation ^0?cyv\>LA  
    Mesh Delta X: 0.015 K.L+; nQ  
    Mesh Delta Z: 0.015 L5|;VH  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps )^@V*$D  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 f7AJSHe  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 `0vy+T5  
            其它参数保持默认 O NzdCgY  
    运行仿真 yT9RNo/w  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 ?|rw=%  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 -+2xdLa63  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 BCDf9]X  
    0J,d9a [1  
    远场分析衍射 $,v+i -  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” IG@&l0ARL  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 M@ZpgAfq  
    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 Ox1QP2t6Y  
    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) "YU~QOGx@  
    图4.远场计算对话框
    EC\:uK  
    $<DA[ %pv  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: QL!+.y%  
    Wavelength: 0.63 :hdh$}y  
    Refractive index: 1.5+0i T{xo_u{Q  
    Angle Initial: -90.0 t-m,~IoW  
    Angle Final: 90.0 F&j|Y>m  
    Number of Steps: 721 jsht2]iq3K  
    Distance: 100, 000*wavelength Z 2jMBe  
    Intensity gM[ J'DMW  
    3$f5][+U  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 on&=%tCAL  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 rSCX$ @@F  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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