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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: S.Ma$KL~'^  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 }gMDXy}  
    •光栅布局模拟和后处理分析 7&"n`@(.!  
    布局layout |t) }VM%  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 MR,R}B$  
    图1.二维光栅布局
    )aao[_ZS  
    !$Tw^$n  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 w TGb d  
    +sx 8t  
    步骤: "+ >SJ~  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 5qkH|*Z3  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 "/6:6`J  
    Wafer Dimensions: D?,#aB"  
    Length (mm): 8.5 ;)I'WQ]Q  
    Width (mm): 3.0 RUUk f({(  
    |vMpXiMxxT  
    2D wafer properties: ~+bGN  
    Wafer refractive index: Air e9Pk"HHl  
    3 点击 Profiles 与 Materials. 5"]~oPK  
    8kOKwEX  
    在“Materials”中加入以下材料 e)IpPTj#  
    Name: N=1.5 ?@t  d  
    Refractive index (Re:): 1.5 0lsXCr_X  
    }^*F59>H  
    Name: N=3.14 ]I.n\2R]om  
    Refractive index (Re:): 3.14 6ubL1K  
    NU\ 5{N<  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: q@~L&{  
    Name: ChannelPro_n=3.14 :BukUket1e  
    2D profile definition, Material: n=3.14 (?kl$~&|  
    Xy5s^82?  
    Name: ChannelPro_n=1.5 Z,;cCxE  
    2D profile definition, Material: n=1.5 Hiv!BV|  
    5,;`$'?a%  
    6.画出以下波导结构: /?6|&  
    a. Linear waveguide 1  6vTo*8D  
    Label: linear1 gx:;&4AD  
    Start Horizontal offset: 0.0 ?Xo*1Z =  
    Start vertical offset: -0.75 %|l8f>3[  
    End Horizontal offset: 8.5 ow;R$5G  
    End vertical offset: -0.75 h~,JdDV8l*  
    Channel Thickness Tapering: Use Default g3sUl&K  
    Width: 1.5 C4#rA.nF|  
    Depth: 0.0 ;t> Z+O%  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 EIbXmkHl<  
    Grz 3{U  
    b. Linear waveguide 2 (9mMkU=  
    Label: linear2 F;!2(sPS  
    Start Horizontal offset: 0.5 asgF1?r  
    Start vertical offset: 0.05 tPyyZ#,  
    End Horizontal offset: 1.0 zT* .jv  
    End vertical offset: 0.05 0l#)fJo  
    Channel Thickness Tapering: Use Default =AEz9d ciS  
    Width: 0.1 rf9_eP  
    Depth: 0.0 h2;z 4  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 & &<9p;E  
    )g@S%Yu  
    7.加入水平平面波: 5;TuVU.8Q  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: geefnb  
    Input field Transverse: Rectangular i~{ _eQV  
    X Position: 0.5 ?68uS;  
    Direction: Negative Direction `wTlyS3[  
    Label: InputPlane1 tue/4Q#7  
    2D Transverse: W {.78Zi9K  
    Center Position: 4.5 }98>5%Uv  
    Half width: 5.0 VnJMmMM  
    Titlitng Angle: 45 i"^<CR@e  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 D~&Mwsi  
    图2.波导结构(未设置周期)
    A~{f/%8D  
    :H[\;Z1_  
    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。 9f}XRz  
    将Linear2代码段修改如下: }yEoEI`  
    Dim Linear2 M_D6i%b^  
    for m=1 to 8 8C.!V =@\  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) SHqyvF  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 +MO E  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" TQ1WVq }*  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" nyT[^n  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" Hwe)Tsh e  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" r<L#q)]  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" SLk2X;c]o  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True r7!J&8;{K  
    ^2M!*p&h  
    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。 _8h8Wtif  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    F}rPY:  
    oBlzHBn>0  
    设置仿真参数 '3kcD7  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 02]xJo  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: O'}l lo  
    TE simulation cc >  
    Mesh Delta X: 0.015 ]s|lxqP  
    Mesh Delta Z: 0.015 h <[+HsI  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ?Nl"sVCo  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 bEr.nF  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 iTNqWU-o  
            其它参数保持默认 LnMwx#^*  
    运行仿真 i@<~"~>]7  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 udTxNl!  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 ! VRI_c  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 K ar~I  
    Plz-7fy33  
    远场分析衍射 C?Qf F{!7  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” d0C8*ifFO  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 U=o Z.\  
    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 x|apQ6  
    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) +X!+'>  
    图4.远场计算对话框
    U \Dca&=  
    T~Yg5J  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: y-`I) w%  
    Wavelength: 0.63 C"T ,MH  
    Refractive index: 1.5+0i rqvU8T7A  
    Angle Initial: -90.0 .g-3e"@  
    Angle Final: 90.0 cy:;)E>/  
    Number of Steps: 721 owMuT^x?  
    Distance: 100, 000*wavelength Rx. rj~  
    Intensity I>m;G `  
    KHJ=$5r)  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 ^~I @ spR4  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 1XnBK$`  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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