[技术]OptiFDTD应用：光栅衍射的远场分布 [复制链接]

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： F H1Z2  
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。 Ks\ NE=;5  
•光栅布局模拟和后处理分析 > 0<)=  
布局layout ] 7 _`]7p  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 5 Qoew9rA  
0dh=fcb  
" ZX3sfkh  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 21(p|`X  
o:6@Kw^  
步骤： !!o8N<NU  
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 v<fnB  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 g&n)fF  
Wafer Dimensions： p^iRPI  
Length (mm): 8.5 3R&lqxhg  
Width (mm): 3.0
x}twsc`  
eX_D/25 $  
2D wafer properties: b}Zd)2G  
Wafer refractive index: Air q:<{% U$  
3 点击 Profiles 与 Materials. 4Bl{WyMJ|  
|7#[ (%D!  
在“Materials”中加入以下材料： B&N/$=5m  
Name: N=1.5 Z;h<6[(  
Refractive index (Re:): 1.5 S(mF%WJ  
`EtS!zD~b  
Name: N=3.14 @zgdq  
Refractive index (Re:): 3.14 V i&*&"q  
B(F,h+ajy  
4.在“Profile”中定义以下轮廓： KzQ3.)/q  
Name: ChannelPro_n=3.14 *|_"W+JC  
2D profile definition, Material: n=3.14 9h0X&1u  
.SWt3|Pi5  
Name: ChannelPro_n=1.5 l$hJE;n  
2D profile definition, Material: n=1.5 _GKB6e%  
3/#:~a9Q  
6．画出以下波导结构： -n0C4kZ2o  
a. Linear waveguide 1 "6a8s;  
Label: linear1 .%zy`n  
Start Horizontal offset: 0.0 !`mZ0c+  
Start vertical offset: -0.75 ,|88r=}  
End Horizontal offset: 8.5 GHQ;hN:  
End vertical offset: -0.75 u0`%+:]0  
Channel Thickness Tapering: Use Default hd 0'u  
Width: 1.5 7#<c>~   
Depth: 0.0 bZx!0>h  
Profile: ChannelPro_n=1.5 ,/O[=9l36R  
)NR Q2  
b. Linear waveguide 2 VxzkQ}o  
Label: linear2
z_ =Bt  
Start Horizontal offset: 0.5 _uc\ D R  
Start vertical offset: 0.05
<58l;<0  
End Horizontal offset: 1.0 v=95_l  
End vertical offset: 0.05 ?6!]Nl1gr  
Channel Thickness Tapering: Use Default {m`A!qcD|  
Width: 0.1 $F.kK%-*  
Depth: 0.0 {_U Kttp  
Profile: ChannelPro_n=3.14 {iG@U=>  
gKg-O  
7.加入水平平面波： tb?YLxMV  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: <ER'Ed  
Input field Transverse: Rectangular 7a=S  
X Position: 0.5 i*eAdIi  
Direction: Negative Direction *6BThvg|&X  
Label: InputPlane1 NU(AEfF  
2D Transverse: irk*~k ?  
Center Position: 4.5 e5Mln!.o  
Half width: 5.0 ]B=C|usJ  
Titlitng Angle: 45 Y q
cD-K  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 u>
pBB@  
\Ey~3&x9f  
EVQ0l@K  
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。 L_e
m
')  
将Linear2代码段修改如下: 71C42=AU  
Dim Linear2 [ $fJRR  
for m=1 to 8 DF{OnF  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) a,7&"  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 /+e~E;3bO  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" N
cCvm#  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" 6Fy@s  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" IaFr&  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" \M]-bw`  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" w{ `|N$  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True S=3^Q;V/1  
):EBgg4-N  
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。 0|D&"/.R#!  
3?&h^UX  
F~U!1)  
设置仿真参数 r.0oxH']  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 sCl$f7"  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： M2@^b
B\J  
TE simulation 69#8Z+dw7  
Mesh Delta X: 0.015 mDFlz1J,e  
Mesh Delta Z: 0.015 pUl8{YGS  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ) uP\>vRy  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 G%#05jH  
Number of Anisotropic PML layers: 15 Lv1{k\aw  
        其它参数保持默认 Eaad,VBtU  
运行仿真 ngi<v6i  
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 }%{MPqg  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 >uJ/TQU  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 + E"[  
#t!}K_  
远场分析衍射波 8
cHE[I  
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” u1K\@jlw  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 AY_Q""v  
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 P,bd'  
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) +pqM ^3t|y  
NHX>2-b  
;K:8#XuV  
5. 在远场对话框，设置以下参数： > 8]j   
Wavelength: 0.63 #f'DEo<b  
Refractive index: 1.5+0i TOI4?D]  
Angle Initial: -90.0 AW5iV3  
Angle Final: 90.0 0_eQlatb  
Number of Steps: 721 b4,jN~ci  
Distance: 100, 000*wavelength K'6[J"dB  
Intensity G%TL/Z40  
GO5~!g  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 ?)3jqQ.  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 BQ05`nkF