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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: G8oOFBQD  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 Vg4N7i  
    •光栅布局模拟和后处理分析 {e8.E<f-  
    布局layout 8CKI9  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 "#mr?h_  
    图1.二维光栅布局
    [Y]\sF;J  
    x+7jJ=F  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 '|i<?]U  
    7*r7Q'  
    步骤: YTpO4bX  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 J Covk1  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 "(rG5z3P  
    Wafer Dimensions: "+V.Yue`R  
    Length (mm): 8.5 pTlNJ!U>  
    Width (mm): 3.0 [MKL>\U  
    W[R o)  
    2D wafer properties: BHw/~Hd4  
    Wafer refractive index: Air @(:M?AO9S.  
    3 点击 Profiles 与 Materials. z@3t>k|K  
    %g4G&My@J  
    在“Materials”中加入以下材料 hqVFb.6[  
    Name: N=1.5 iWZrZ5l  
    Refractive index (Re:): 1.5 cmv&!Egd  
    F+!K9(`|  
    Name: N=3.14 \j]i"LpWb  
    Refractive index (Re:): 3.14 bm_'giQ:  
    4b B)t#  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: OXuBtW*,z+  
    Name: ChannelPro_n=3.14 Rj9YAW$  
    2D profile definition, Material: n=3.14 Rb~NX  
    U1t7XZ3e  
    Name: ChannelPro_n=1.5 0;j)rmt  
    2D profile definition, Material: n=1.5 @exeHcW61  
    *94<rlh{"  
    6.画出以下波导结构: W"_")V=QBz  
    a. Linear waveguide 1 xFt[:G`\}u  
    Label: linear1 c1?_L(  
    Start Horizontal offset: 0.0 E hROd  
    Start vertical offset: -0.75 p ] V  
    End Horizontal offset: 8.5 %(,Kj ~0  
    End vertical offset: -0.75 ;{79d8/=  
    Channel Thickness Tapering: Use Default #%xzy@`  
    Width: 1.5 wtCz%!OYB  
    Depth: 0.0 >'^Tp7\  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 Pvq74?an`  
    9"3 7va  
    b. Linear waveguide 2 db%o3>>e  
    Label: linear2 w]hs1vch  
    Start Horizontal offset: 0.5  ]CD  
    Start vertical offset: 0.05 FabzP_<b  
    End Horizontal offset: 1.0 0Z{f!MOh  
    End vertical offset: 0.05 @Q;%hb  
    Channel Thickness Tapering: Use Default F/FUKXxx  
    Width: 0.1 0L_ JP9e  
    Depth: 0.0 >TT4;ph  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 g?.ls{H  
    x roo_  
    7.加入水平平面波: XrY\ot`,D  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: KErQCBeJ  
    Input field Transverse: Rectangular WleE$ ,  
    X Position: 0.5 *UVo>;  
    Direction: Negative Direction r%*,pN7O  
    Label: InputPlane1 @7Oqp-  
    2D Transverse: E)l0`83~^  
    Center Position: 4.5 YL_M=h>P  
    Half width: 5.0 _yi`relcq-  
    Titlitng Angle: 45 5\MCk"R!  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 ToWiXH)4  
    图2.波导结构(未设置周期)
    038|>l-9[  
    6ge,2[PU  
    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。 +>b~nK>M  
    将Linear2代码段修改如下: e5/f%4YX  
    Dim Linear2 nKI]f`P7  
    for m=1 to 8 [&e|:1  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) _?"P<3/iF  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 1 !N+hf  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" 3mI(5~4A]?  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" OIpkXM  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" $l05VZ  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" TYv'#{  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" @]v}& j7  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True Wt|IKCx   
    TI^W=5W@@  
    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。 v?Z30?_&h  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    cR'l\iv+  
    i2]7Bf)oV  
    设置仿真参数 }HB>Zb5  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 ]_!5g3VQh  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: zl?Gd4  
    TE simulation 87; E#2  
    Mesh Delta X: 0.015 gEghDO_G  
    Mesh Delta Z: 0.015 kiYHJ\a  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps -|0nZ  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 vO>Fj  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 "DN0|%`M/  
            其它参数保持默认 6_Ps*Ed  
    运行仿真 Gw!VPFV>W  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 ENZjRf4  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 =E6ND8l@2  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 <v&L90+s\;  
    2/XrorV  
    远场分析衍射 I5#KLZVg  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” \wMqVRPoQ  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 ~e|RVY,  
    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  |2<y  
    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) WP5cC@x  
    图4.远场计算对话框
    |/^ KFY"  
    G>siyUh  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: ?3[Gh9g`  
    Wavelength: 0.63 @c;XwU]2t  
    Refractive index: 1.5+0i l k~VvRq  
    Angle Initial: -90.0 @477|LO  
    Angle Final: 90.0 v2w|?26Lf  
    Number of Steps: 721 #:B14E  
    Distance: 100, 000*wavelength !4.VK-a9V%  
    Intensity 6zbqv6  
    6d7E@}<  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 azhilUD8  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 KgD sqwy  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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