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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: H Ff9^  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 g(zoN0~  
    •光栅布局模拟和后处理分析 yNmzRH u  
    布局layout rexy*Xv`2p  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 c"@,|wCUi  
    图1.二维光栅布局
     *}`D2_uP  
    X6c['Zrc  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 'WQ<|(:{  
    sr,8Qd 0M  
    步骤: W(UrG]J*l  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 aruT eJF  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 2JRX ;s~  
    Wafer Dimensions: i/WiSwh:  
    Length (mm): 8.5 P&]PJt5  
    Width (mm): 3.0 f<~S0[H  
    *+'l|VaVq\  
    2D wafer properties: ;*EPAC+  
    Wafer refractive index: Air &8wluOs/5  
    3 点击 Profiles 与 Materials. n*fsdo~  
    oT27BK26?h  
    在“Materials”中加入以下材料 d#G H4+C  
    Name: N=1.5 dy*CDRU4  
    Refractive index (Re:): 1.5 |#!P!p}  
    !NFP=m1  
    Name: N=3.14 u9%)_Q!14  
    Refractive index (Re:): 3.14 VjVL/SO/  
    Kzd)Z fnD0  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: q+-Bl  
    Name: ChannelPro_n=3.14 x?B8b-*  
    2D profile definition, Material: n=3.14 (t)a u  
    DR6 OR B7  
    Name: ChannelPro_n=1.5 Tb6c]?'U  
    2D profile definition, Material: n=1.5 ${%*O}$  
    UA}oOteG  
    6.画出以下波导结构: ?]L:j  
    a. Linear waveguide 1 Xz, sL  
    Label: linear1 %@d~)f  
    Start Horizontal offset: 0.0 0Bpix|mq  
    Start vertical offset: -0.75 "ewB4F[  
    End Horizontal offset: 8.5 #e8NF,H5  
    End vertical offset: -0.75 ~?)ST?&  
    Channel Thickness Tapering: Use Default 5#U*vGVT  
    Width: 1.5 n7 S~n k  
    Depth: 0.0 R\wG3Oxol  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 aGz <Yip  
    u*$ 1e  
    b. Linear waveguide 2 LMvsYc~]q  
    Label: linear2 =,=tSp  
    Start Horizontal offset: 0.5 ES#K'Lf  
    Start vertical offset: 0.05 fXHN m$"n  
    End Horizontal offset: 1.0 Vi~F Q  
    End vertical offset: 0.05 { +%S{=j  
    Channel Thickness Tapering: Use Default ?g$dz?^CK&  
    Width: 0.1 :8~*NSEFd  
    Depth: 0.0 Rg6e7JVu  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 L@{5:#-  
    -l!;PV S|  
    7.加入水平平面波: z;_d?S <*m  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: *?`:=  
    Input field Transverse: Rectangular >aZ$x/U+Iw  
    X Position: 0.5 P:")Qb2  
    Direction: Negative Direction Uv06f+P(  
    Label: InputPlane1 +FoR;v)z=F  
    2D Transverse: J 8"Cw<=O  
    Center Position: 4.5 =y/VrF.bV  
    Half width: 5.0 p&L`C |0  
    Titlitng Angle: 45 Pxj ?W'|  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 *zy0,{bl  
    图2.波导结构(未设置周期)
    `~"l a>}  
    j/R  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 UEJX0=  
    将Linear2代码段修改如下:  0FHX  
    Dim Linear2 Cp_YIcnEJ  
    for m=1 to 8 QMzBx*g(  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) )h ~MIpWR  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 zX!zG<<K  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" SLc6 ]?  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" ] y, 6  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" cvbv\G'aT  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" TZq']Z)#  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" LmLV2f  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True *N$#cz  
    EM*YN=So  
    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。 G1Cn[F;e  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    gJ>?<F;  
    +EcN[-~  
    设置仿真参数 D a)[mxJ  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 ,|b<as@X  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: m5sgcxt/  
    TE simulation @7%nMTZ@&v  
    Mesh Delta X: 0.015 X LPO_ tD  
    Mesh Delta Z: 0.015 C}+w<  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps TE0hV w0c  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 j3~:\H  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 `jJ5us  
            其它参数保持默认 5-bd1!o  
    运行仿真 K!k,]90Ko  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 J(S.iTD  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 p,@_A'  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 (M6B$:  
    ;|b D@%@  
    远场分析衍射 DPi%[CRH  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” ]E88zWDY`  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 sW#6B+5_k  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 %? _pSH}$!  
    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) :Cw|BX@??U  
    图4.远场计算对话框
    wCvtw[6  
    qp_kILo~  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: (H<S&5[  
    Wavelength: 0.63 -d6| D?}S  
    Refractive index: 1.5+0i (J][(=s;a  
    Angle Initial: -90.0 WtFv"$V  
    Angle Final: 90.0 3.?PdK&C  
    Number of Steps: 721 G#8HY VF  
    Distance: 100, 000*wavelength a{QHv0goG  
    Intensity & p"ks8"  
    %:N6#;l M  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。  .-'  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 *;(LKRV  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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