[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： `WboM\u  
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。 p`fUpARA!  
•光栅布局模拟和后处理分析 %?Yf!)owh  
布局layout IE+{W~y\  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 }R=n!Y$F  
e4fh<0gX  
=2F;'T\6  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 6ey{+8  
Cvry
8B  
步骤： !i,Eo-[Z  
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 z\Hg@J&#  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 i%_W{;e  
Wafer Dimensions： 8oK*NB29  
Length (mm): 8.5 <~@}r\  
Width (mm): 3.0 (u-K^xC  
v6uR[18  
2D wafer properties: ,bzE`6  
Wafer refractive index: Air Ngi]I#Vz  
3 点击 Profiles 与 Materials. vMu6u .e  
RZoSP(6  
在“Materials”中加入以下材料： J~Uq'1?  
Name: N=1.5 : E[\1  
Refractive index (Re:): 1.5 @{P<!x <Q  
io%WV%1_  
Name: N=3.14 X [IVK~D}z  
Refractive index (Re:): 3.14 \f\CK@  
s;e%*4  
4.在“Profile”中定义以下轮廓： :%7y6V
*  
Name: ChannelPro_n=3.14 c|m*< i  
2D profile definition, Material: n=3.14 h]T  
GVR/p  
Name: ChannelPro_n=1.5 hGh
91c;4  
2D profile definition, Material: n=1.5 _^w&k{T  
bca4'`3\|  
6．画出以下波导结构： +i^@QNOa  
a. Linear waveguide 1 e}>3<Dh  
Label: linear1 ) rw!. )  
Start Horizontal offset: 0.0 0h/bC)z  
Start vertical offset: -0.75 V1di#i:  
End Horizontal offset: 8.5 dyWj+N5(  
End vertical offset: -0.75 O:%s;p 5  
Channel Thickness Tapering: Use Default 41G}d+  
Width: 1.5 m&vuBb3  
Depth: 0.0 {6Y|Z>  
Profile: ChannelPro_n=1.5 yUnNf 2i  
~H`m"4zQ  
b. Linear waveguide 2 +*uaB  
Label: linear2 =sZ58xA  
Start Horizontal offset: 0.5 ,/2&HZd  
Start vertical offset: 0.05 Hq$&rNnq\  
End Horizontal offset: 1.0 rDI}X?JmX  
End vertical offset: 0.05 _4,/uG|a O  
Channel Thickness Tapering: Use Default g$f+X~Q  
Width: 0.1 tVQq,_9C  
Depth: 0.0 Br4[hUV/  
Profile: ChannelPro_n=3.14 {,aX|*1Ku~  

HOt,G _{  
7.加入水平平面波： 4j|IG/m  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: ?}g^/g !  
Input field Transverse: Rectangular QNbV=*F?  
X Position: 0.5 ,="hI:*<  
Direction: Negative Direction A |u-VXQ  
Label: InputPlane1 6|uv+$  
2D Transverse: #ZkT![
`  
Center Position: 4.5 |P0!dt7sQ  
Half width: 5.0 0:I[;Qt  
Titlitng Angle: 45 CiWz>HWH  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 Oh# z zo  
V82HO{ D  
j%+>y;).  
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。 ?}RPnf  
将Linear2代码段修改如下: CS'LW;#[
 
Dim Linear2 ONVhB  
for m=1 to 8 xO[V>Ud  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) 5'\detV_  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 R_W6}  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" C19}Y4r:  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" %u}#|+8}  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" j)ME%17  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" F[(ocxQZ3  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" .^dtdFZ8,  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True 71n3d~!O>  
]!q
>@b  
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。 EDT9O  
>{S ~(KxK  
o_8Wnx^  
设置仿真参数 ?lE&ow  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 \5|MW)x  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： NX4G;+6  
TE simulation mW2D"-s  
Mesh Delta X: 0.015 `>0%Ha  
Mesh Delta Z: 0.015 &V|kv"Wwj  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps vBzUuX  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 1etT."  
Number of Anisotropic PML layers: 15 )SZzA'  
        其它参数保持默认 J}NMF#w/;  
运行仿真 +T\<oj%}2  
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 u*f`\vs  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 X1HEeJ|  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 -Ew>3Q  
C7O
8B;  
远场分析衍射波 R_D&"&   
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” 4a0Ud !Qcs  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 +e^CL#Gs  
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 uK]-m  
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)  ZC]|s[  
inY_cn?  
5,-g^o7  
5. 在远场对话框，设置以下参数： %~I&T".iC  
Wavelength: 0.63 egK~w8`W%  
Refractive index: 1.5+0i 3[j,d]\|  
Angle Initial: -90.0 ~!S/{Un   
Angle Final: 90.0
DKJ_g.]X  
Number of Steps: 721 T+^Sa J  
Distance: 100, 000*wavelength hraR:l D  
Intensity 0SU v5c  
kebk f,`p  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 &
?@[bD'T  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 @0]w!q