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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: c9/ 'i  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 !~VR|n-  
    •光栅布局模拟和后处理分析 (>kBmK1Aj  
    布局layout Z\o AE<$  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 pU\xzLD  
    图1.二维光栅布局
    P,+ 0   
    V9);kD  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 P+D|_3j  
    \5v=pDd4g  
    步骤: 6='_+{   
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 z.\[Va$@l  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 Z{|.xgsY  
    Wafer Dimensions: |M0,%~Kt  
    Length (mm): 8.5 '44nk(hM69  
    Width (mm): 3.0 aL$c).hq0  
    d(dw]6I6  
    2D wafer properties: /ltP@*bo  
    Wafer refractive index: Air hBs>2u|z9  
    3 点击 Profiles 与 Materials. 1&>nL`E[3  
    Iu)(Huv  
    在“Materials”中加入以下材料 {?kKpMNNn  
    Name: N=1.5 71.:p,Z@z  
    Refractive index (Re:): 1.5 [b\lcQ8O  
    PK|`}z9  
    Name: N=3.14 { <ao4w6B  
    Refractive index (Re:): 3.14 JJZXSBAOU  
    bC,M&<N  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: N!4xP.Ps  
    Name: ChannelPro_n=3.14 >8{`q!=|~  
    2D profile definition, Material: n=3.14 Rh-8//&vZ/  
    QY CNO#*  
    Name: ChannelPro_n=1.5 R'a5,zEo/  
    2D profile definition, Material: n=1.5 (B~V:Yt  
    \?`d=n=  
    6.画出以下波导结构: Ar{=gENn  
    a. Linear waveguide 1 lCs8`bYU  
    Label: linear1 "Jv,QTIcS  
    Start Horizontal offset: 0.0 m@ 'I|!^  
    Start vertical offset: -0.75 @8 yE(  
    End Horizontal offset: 8.5 7 +W?Qo  
    End vertical offset: -0.75 9gIJX?  
    Channel Thickness Tapering: Use Default |@n{tog+-  
    Width: 1.5 {Z{NH:^  
    Depth: 0.0 Qak@~b  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 dXcMysRc%&  
    '<E8< bi  
    b. Linear waveguide 2 KzH}5:qI  
    Label: linear2 >kLH6.  
    Start Horizontal offset: 0.5 k:uuJ|  
    Start vertical offset: 0.05 R?e7#HsJ  
    End Horizontal offset: 1.0 y<LwrrJ>  
    End vertical offset: 0.05 1V9X(uP  
    Channel Thickness Tapering: Use Default 7g<`w LAH  
    Width: 0.1 )PZ}^Fa  
    Depth: 0.0 W3-Rs&se  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 06W=(fY  
    .$x[!fuuR&  
    7.加入水平平面波: 7!840 :a?+  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: (P!reYyM  
    Input field Transverse: Rectangular y:``|*+  
    X Position: 0.5 'krMVC-  
    Direction: Negative Direction J5_ qqD)  
    Label: InputPlane1 LB ^^e"  
    2D Transverse: })u}PQ  
    Center Position: 4.5 dfk TDG+  
    Half width: 5.0 ~q%9zO'  
    Titlitng Angle: 45 7VZ JGRnn  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 _e@qv;*  
    图2.波导结构(未设置周期)
    7JwWM2N?V  
    tMk>Bx9[  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 a} fS2He  
    将Linear2代码段修改如下: i3WmD@  
    Dim Linear2 6V?&hq&t  
    for m=1 to 8 _G*x:<  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) |+=:x]#vV  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 e/#&5ISk  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" .A[.?7g  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" K#+]  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" cj_?*  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" '\mZ7.Jj  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" 7T;RXrT  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True `; %aQR  
    !P^$g R  
    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。 uU !i`8  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    ik NFW*p  
    -&$%m)wN  
    设置仿真参数 P FFw$\j  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 >!p K94  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: 9i)mv/i  
    TE simulation .W.U:C1  
    Mesh Delta X: 0.015 -6Si  
    Mesh Delta Z: 0.015 '>3RZ& O  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ~\IDg/9 Cj  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 Q&'Nr3H#tZ  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 n#'',4f  
            其它参数保持默认 3Qr!?=nf  
    运行仿真 _qo1 GM&  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 ? bg pUv  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 <RsKV$Je I  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 uvM8 8#  
    rbS= Ewk  
    远场分析衍射 IL"#TKKv  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” 07Cuoqt2  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 sU!q~`; J  
    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 > V}NG  
    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) k<hO9;#qpL  
    图4.远场计算对话框
    `IQC\DSl/  
    m D q,,  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: `7n,(  
    Wavelength: 0.63 L6 # d  
    Refractive index: 1.5+0i sjkl? _  
    Angle Initial: -90.0 P[oB'  
    Angle Final: 90.0 3A1kH` X^q  
    Number of Steps: 721 e(5R8ud  
    Distance: 100, 000*wavelength PS]X Lz  
    Intensity <W^~Y31:0  
    9'aR-tFun;  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 1vd+p!n  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 UzwIV{  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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