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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: Vw>AD<Rl  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 "7X[@xX@  
    •光栅布局模拟和后处理分析 `EJ.L6j$'  
    布局layout 9N@m><N84  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 EpsjaOmAF  
    图1.二维光栅布局
    N3rq8Rk  
    h%*@82DKK  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 Wp2$L-T&$  
    >=+: lD  
    步骤: 818,E  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 HZJ)q`1E  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 &h<\jqN/  
    Wafer Dimensions: B}U:c]  
    Length (mm): 8.5 }gR!]Cs)^  
    Width (mm): 3.0 *&nIxb60b{  
    hzcSKRm  
    2D wafer properties: MX )mm^A  
    Wafer refractive index: Air  Ww&r  
    3 点击 Profiles 与 Materials. z9qF<m  
    mNk@WY_F  
    在“Materials”中加入以下材料 <<M1:1  
    Name: N=1.5 $c0<I59&|  
    Refractive index (Re:): 1.5 Qt+i0xd  
    x=VLTH/oo  
    Name: N=3.14 =73aME}  
    Refractive index (Re:): 3.14 WM8])}<L  
    ][TA7pDPV  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: q*'-G]tH=  
    Name: ChannelPro_n=3.14 F>lM[Lu#  
    2D profile definition, Material: n=3.14 uy'qIq  
    /Y#Q<=X  
    Name: ChannelPro_n=1.5 #9e2+5s  
    2D profile definition, Material: n=1.5 =!N,{V_  
    rf=oH }  
    6.画出以下波导结构: #6F|}E  
    a. Linear waveguide 1 y)K!l :X  
    Label: linear1 >z|bQW#2  
    Start Horizontal offset: 0.0 Is[n7Q  
    Start vertical offset: -0.75 /)*si  
    End Horizontal offset: 8.5 eZdFfmYW^R  
    End vertical offset: -0.75 m8,jVR  
    Channel Thickness Tapering: Use Default "%rzL.</  
    Width: 1.5 V M{Sng  
    Depth: 0.0 9  M90X8  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 6c[Slq!KA  
    Q>g-xe 1  
    b. Linear waveguide 2 U9Gg#M4tY  
    Label: linear2 &ev#C%Nu  
    Start Horizontal offset: 0.5 U: q4OtiP  
    Start vertical offset: 0.05 m}32ovpw  
    End Horizontal offset: 1.0 n3_| # 1Qu  
    End vertical offset: 0.05 c1M *w9o  
    Channel Thickness Tapering: Use Default ">v- CSHY  
    Width: 0.1 =: =s  
    Depth: 0.0 :/\KVz'fw}  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 gHox>r6.A  
    )u=46EU_  
    7.加入水平平面波: U]PsL3:  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: _T(77KLn;  
    Input field Transverse: Rectangular Q6$^lRNOpk  
    X Position: 0.5 #Fckev4  
    Direction: Negative Direction Ch'e'EmI  
    Label: InputPlane1 :4x&B^,53  
    2D Transverse:  ,8)aK y  
    Center Position: 4.5 S76x EL  
    Half width: 5.0 l9+)h }  
    Titlitng Angle: 45 p>1Klh:8.'  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 TUX:[1~Nf[  
    图2.波导结构(未设置周期)
    r"W<1H u  
    7e:7RAX  
    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。 us )NgG  
    将Linear2代码段修改如下: #&Fd16ov  
    Dim Linear2 )(h<vo)-zX  
    for m=1 to 8 49Hgq/uO  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) asL!@YE  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 5 J 7XVe>  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" =zRjb>  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" l'RuzBQr  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" b8h6fB:2  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" v M $Tn  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" &`}ACTY'P  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True *n`8 -=  
    @#::C@V]  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 uz@lz +  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    "9OOyeKu%  
    N6h.zl&04  
    设置仿真参数 RJE<1!{  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 DG/<#SCF  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: '<aFd)-  
    TE simulation :o_6  
    Mesh Delta X: 0.015 /'L/O;H20  
    Mesh Delta Z: 0.015 zJTSg  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps  V/t-  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 ]64?S0p1c!  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 g.x]x #BC  
            其它参数保持默认 *W<|5<<u@  
    运行仿真 V&>mD"~MP  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 XB+Juk&d  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 bX`VIFc  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 3M[5_OK   
    {3G2-$yb  
    远场分析衍射 Wa'm]J  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” RQW<Sp~  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 k2DBm q;  
    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 G;;iGN  
    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) /;9]LC.g  
    图4.远场计算对话框
    J-Wphc!m  
    }tPI#[cfK  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: gro@+^DmT  
    Wavelength: 0.63 YCu9dBeVS  
    Refractive index: 1.5+0i h9j/mUwV  
    Angle Initial: -90.0 |^t8ct?x~  
    Angle Final: 90.0 -MItZ  
    Number of Steps: 721 BZRC0^-C@  
    Distance: 100, 000*wavelength  `AxhA.&V  
    Intensity S@vLh=65  
    LYp=o8JW|  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 qh 9Ix  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 yWZ%|K~$  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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