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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: Gt-  -7S  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 Jbs:}]2  
    •光栅布局模拟和后处理分析 _+^3<MT  
    布局layout TcRnjsY$  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 ^hbh|Du  
    图1.二维光栅布局
    ~ |!q>z  
    F3wRHq  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 E\'_`L  
    8N|*n"`}  
    步骤: 6bqJM#y@  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 q^12Rj;H  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 FRfMtxvU  
    Wafer Dimensions: R]ppA=1*_l  
    Length (mm): 8.5 RRq*CLj  
    Width (mm): 3.0 %/U Q0d~b  
    s?_b[B d  
    2D wafer properties: ~=#jO0dE|  
    Wafer refractive index: Air ` 6"\.@4  
    3 点击 Profiles 与 Materials. +>I4@1qC-|  
    6aK%s{%3s  
    在“Materials”中加入以下材料 w.0.||C O  
    Name: N=1.5 (EohxLl!p  
    Refractive index (Re:): 1.5 `knw1,qL"  
    2$3BluK  
    Name: N=3.14 e348^S&rG  
    Refractive index (Re:): 3.14 [ BN2c  
    m]u#Dm7h  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: a(}jn|  
    Name: ChannelPro_n=3.14 d$Mj5wN:q  
    2D profile definition, Material: n=3.14 Y,)9{T  
    ";>D0h^D  
    Name: ChannelPro_n=1.5 V=S`%1dLN  
    2D profile definition, Material: n=1.5 NT8%{>F`  
    ^?juY}rZ=|  
    6.画出以下波导结构: k $+&  
    a. Linear waveguide 1 <F!:dyl  
    Label: linear1 Ex*g>~e  
    Start Horizontal offset: 0.0 s )To#  
    Start vertical offset: -0.75 Rx'7tff%I  
    End Horizontal offset: 8.5 VK|!aqA{b  
    End vertical offset: -0.75 AJmS1 B  
    Channel Thickness Tapering: Use Default ^_<pc|1  
    Width: 1.5 NS&~n^*k<  
    Depth: 0.0 se)I2T{J  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 P- vA.7  
    }D=h"\_=  
    b. Linear waveguide 2 t zV"|s=o  
    Label: linear2 ,fYO>l';`f  
    Start Horizontal offset: 0.5 &0ULj6jj  
    Start vertical offset: 0.05 esLY1c%"/  
    End Horizontal offset: 1.0 DPe`C%Oc1  
    End vertical offset: 0.05 _ l/6Qpf  
    Channel Thickness Tapering: Use Default -D V;{8U4  
    Width: 0.1 C8n1j2G\  
    Depth: 0.0 3@}_ F<"*  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 _wX'u,HrC  
     ! $d:k|b  
    7.加入水平平面波: MM5#B!BB  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: gjs-j{*  
    Input field Transverse: Rectangular As>po +T*  
    X Position: 0.5 oVsl,V  
    Direction: Negative Direction 1}'Jbj"/  
    Label: InputPlane1 ev+N KUi=  
    2D Transverse: Wh4lz~D\@  
    Center Position: 4.5 fc\hQXYv  
    Half width: 5.0 Bq2}nDP  
    Titlitng Angle: 45 dm.3.xXq  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 :Mt/6}  
    图2.波导结构(未设置周期)
    rAQ^:q  
    =]Ek12.  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 d&U;rMEv  
    将Linear2代码段修改如下: m<076O4|`  
    Dim Linear2 f,?7,?x  
    for m=1 to 8 pcEB-boI9  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) +B&FZ4'  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 %EVg.k$  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" c76^x   
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" 82w< q(  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" ll5Kd=3  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" ^.<IT"  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" SE/@li  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True /_56H?w\  
    , D&FCs%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。 p4el9O&-tV  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    ',CcLN  
    F 'h[g.\}  
    设置仿真参数 3Y r   
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 "iKK &%W  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: + 6}FUi!"e  
    TE simulation Fm2t:,=  
    Mesh Delta X: 0.015 koie  
    Mesh Delta Z: 0.015 ,Y&kW'2  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ZERd#7@m+  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 Dbtw>:=  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 lca.(3u   
            其它参数保持默认 ]9x30UXLwD  
    运行仿真 {!EbGIh  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 Su-+~` "  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 J5l:_hZUV  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 ?}Mv5SO  
    b>waxQxjS  
    远场分析衍射 ; aMMI p  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” G N{.R7  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 ^y h  
    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 +6TKk~0e^  
    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) _]Hn:O"o  
    图4.远场计算对话框
    W*_ifZ0s.  
    E@N_~1  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: Db3tI#  
    Wavelength: 0.63 EoY570PN  
    Refractive index: 1.5+0i HAU8H'h  
    Angle Initial: -90.0 fNlUc  
    Angle Final: 90.0 FB</~ g  
    Number of Steps: 721 k r/[|.bq  
    Distance: 100, 000*wavelength F4:ssy^  
    Intensity N,;Bl&EU  
    w)}[)}T!  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 4+uAd"  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 sDwSEg>#B  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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