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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: ^lADq']  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 DbDi n  
    •光栅布局模拟和后处理分析 OEMYS I%  
    布局layout ECq(i(  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 S3Q^K.e?  
    图1.二维光栅布局
    z  u53mZ  
    -2Bkun4Pt  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 $H}G'LqiG  
    3-^z<*  
    步骤: pGS!Nn;K2  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 ']]C zze  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 f,S,35`qa  
    Wafer Dimensions: U tb"6_   
    Length (mm): 8.5 UEkn@^&bg  
    Width (mm): 3.0 K9\p=H^T7  
    t]dtBt].:  
    2D wafer properties: ([vyY}43h  
    Wafer refractive index: Air TV&:`kH  
    3 点击 Profiles 与 Materials. O{YT6&.S0  
    s @AGU/v  
    在“Materials”中加入以下材料 ANqWY &f  
    Name: N=1.5 ST'eJ5P7!5  
    Refractive index (Re:): 1.5 J/OG\}  
    :!',o]"4,k  
    Name: N=3.14 j6Msbq[  
    Refractive index (Re:): 3.14 !'yCB9]O  
    wlSl ~A/s  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: z`)i"O]-K_  
    Name: ChannelPro_n=3.14 Pn&!C*,  
    2D profile definition, Material: n=3.14 v@_^h}h/,=  
    5~BM+ja  
    Name: ChannelPro_n=1.5 Vr%>'XN>"  
    2D profile definition, Material: n=1.5 ;^fGQ]`4  
    Gcu[G]D  
    6.画出以下波导结构: by*?PhfF  
    a. Linear waveguide 1 \W%Aeg*c  
    Label: linear1 pK_n}QW  
    Start Horizontal offset: 0.0 i -kj6N5  
    Start vertical offset: -0.75 d'bAM{R>  
    End Horizontal offset: 8.5 2kG(\+\  
    End vertical offset: -0.75 pv LA:LW2  
    Channel Thickness Tapering: Use Default hU: 9zLe  
    Width: 1.5 h\]D:S  
    Depth: 0.0 fv;3cxQp  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 {nr}C4]o  
    l*l?aI  
    b. Linear waveguide 2 B<V8:vOam  
    Label: linear2 \:7G1_o  
    Start Horizontal offset: 0.5 7IEG%FY T  
    Start vertical offset: 0.05 IF>dsAAI<  
    End Horizontal offset: 1.0 Vn7FbaO^  
    End vertical offset: 0.05 ,RA;X  
    Channel Thickness Tapering: Use Default (SH< ]@s  
    Width: 0.1 u;@~P  
    Depth: 0.0 F=T};b  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 |o6g{#1  
    lla?;^,  
    7.加入水平平面波: j@ehcK9|  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: QGC%, F"+  
    Input field Transverse: Rectangular NZ{)&ObBRt  
    X Position: 0.5 V?yTJJ21X  
    Direction: Negative Direction &1Zq C;  
    Label: InputPlane1 XWuHH;~*L  
    2D Transverse: By&ibN),  
    Center Position: 4.5 sWG_MEbu  
    Half width: 5.0 -gq,^j5,  
    Titlitng Angle: 45 %I`%N2ss  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 o.o$dg(r!  
    图2.波导结构(未设置周期)
    m|/q o  
    NQ9/,M  
    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。 xJNV^u  
    将Linear2代码段修改如下: zyHHz\{  
    Dim Linear2 <SPT2NyX  
    for m=1 to 8 mFGiysM  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) KscugX*x  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 J*%XtRio  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" p?6`mH  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" VGe OoS  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" MkNPC  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" $FJf8u`  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" QTC-W2t]  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True 3D2\#6yo  
    Y8s.Q  
    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。 A.8[FkiNmD  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    $sfDtnRy  
    &{gD(QG  
    设置仿真参数 >Q-"-X1  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 (q 0wV3Qv  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: +[lv `tr  
    TE simulation SNUq  
    Mesh Delta X: 0.015 eX 0due  
    Mesh Delta Z: 0.015 \LEU reTn  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ?l/$cO  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 8*7,qX  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 } G3:QD  
            其它参数保持默认 C1M @;  
    运行仿真 NB.s2I7  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 ^+MG"|)u~  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 XwlF[3VbiX  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 [S:{$4&  
    0rA&Q0  
    远场分析衍射 |jhu  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” G.B~n>}JU,  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 -~rZ| W~v  
    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 `0z8J*T]  
    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) rG t/ /6  
    图4.远场计算对话框
    [AA*B  
    oNFvRb2Rd  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: U=vh_NHj  
    Wavelength: 0.63 2zlBrjk;  
    Refractive index: 1.5+0i sWGc1jC?.F  
    Angle Initial: -90.0 !\hUjM+(}  
    Angle Final: 90.0 !zR1CM  
    Number of Steps: 721 `iQ9 9  
    Distance: 100, 000*wavelength D\LXjEm e.  
    Intensity ;3P~eeQR  
    Er!s\(h  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 `%<^$Ng;  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 ')82a49eA  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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