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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: >lrhHU  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 n-DaX kK  
    •光栅布局模拟和后处理分析 ?w-1:NW jt  
    布局layout ;HDZ+B  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 3gAR4  
    图1.二维光栅布局
    MDJc[am  
    &VDl/qnaL  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 )zU:  
    "e 1wr  
    步骤: -"=)z /S  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 $.pTB(tO  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 Vtr3G.P^  
    Wafer Dimensions: hk%k(^ekU]  
    Length (mm): 8.5 ?v:ZU~i  
    Width (mm): 3.0 bNGCOj  
    l3.  
    2D wafer properties: U@'F%nHw  
    Wafer refractive index: Air hq=,Z1J  
    3 点击 Profiles 与 Materials. 'BY-OA#xJ  
    F$Hx`hoy  
    在“Materials”中加入以下材料 \<~}o I  
    Name: N=1.5 HTV ~?E  
    Refractive index (Re:): 1.5 #02Kdo&Vy  
    >H>gH2qp  
    Name: N=3.14 4WC9US-k  
    Refractive index (Re:): 3.14 wJe?t$ac?  
    =.*98  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: 5Fm av5  
    Name: ChannelPro_n=3.14 )tS-.PrA-  
    2D profile definition, Material: n=3.14 kbYeV_OwM  
    rEdY>\'  
    Name: ChannelPro_n=1.5 b O=yi)  
    2D profile definition, Material: n=1.5 Z<U>A   
    S,''>`w  
    6.画出以下波导结构: 7{e=="#*  
    a. Linear waveguide 1 iXFP5a>|  
    Label: linear1 }u%"$[I}  
    Start Horizontal offset: 0.0 ySe$4deJ  
    Start vertical offset: -0.75 o:"anHs  
    End Horizontal offset: 8.5 j(eFoZz,  
    End vertical offset: -0.75 j?6X1cMq  
    Channel Thickness Tapering: Use Default wG 1l+^p  
    Width: 1.5 er2cQS7R  
    Depth: 0.0 06 i;T~Y  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 \}5p0.=  
    `pL^}_>|GM  
    b. Linear waveguide 2 7AwgJb hn  
    Label: linear2 S|em[D[Y^  
    Start Horizontal offset: 0.5 fKHE;A*>%  
    Start vertical offset: 0.05 =WG=C1Z  
    End Horizontal offset: 1.0 &H||&Z[pk  
    End vertical offset: 0.05 !2tW$BP^  
    Channel Thickness Tapering: Use Default $g10vF3  
    Width: 0.1 "5Uh< X  
    Depth: 0.0 ^e Gue  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 ;@3FF  
     En6H%^d2  
    7.加入水平平面波: qQ0C?  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: T6#CK  
    Input field Transverse: Rectangular .fYZ*=P;c  
    X Position: 0.5 8X$LC  
    Direction: Negative Direction eq[Et +  
    Label: InputPlane1 MFt*&%,JX  
    2D Transverse: .]x2K-Sf  
    Center Position: 4.5 -|S]oJy  
    Half width: 5.0 LD>\#q8a*  
    Titlitng Angle: 45 ;eL9{eF  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 *\uM.m0$  
    图2.波导结构(未设置周期)
    B@y(.  
    &a,OfSz  
    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。 (`BSVxJH  
    将Linear2代码段修改如下: %JZZ%xc  
    Dim Linear2 TUIk$U?/I  
    for m=1 to 8 ln!'_\{  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) BvD5SBa}"  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 o>Er_r  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" 44ed79ly0)  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" d[D&J  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" N8r*dadDd  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" @}-r&/#  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" SOZPZUUEJ  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True *?ITns W<  
    sP@X g;]  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 G oM ip8'u  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    uX/$CM  
    JAjmrX  
    设置仿真参数 Q/ms]Du  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 ;Q;[*B=kE  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: -]uUYe c  
    TE simulation WLa!.v>  
    Mesh Delta X: 0.015 wXMDh$  
    Mesh Delta Z: 0.015 }A=y=+4 j  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps <*!i$(gn  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 N==ZtKj F  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 xo}b= v  
            其它参数保持默认 V r(J+1@  
    运行仿真 $?G"GQ!.  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 qBV x6MI  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 $''?HjB}T  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 xT&(n/  
    D4Al3fe  
    远场分析衍射 =]`lN-rYw  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” 7?8wyk|x  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 9^"b*&>P  
    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 #`TgZKDg2  
    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) $ ,SF@BhO  
    图4.远场计算对话框
    xkNyvqcw  
    |Xi%   
    5. 在远场对话框,设置以下参数: FWue;pw3  
    Wavelength: 0.63 %CwL:.|  
    Refractive index: 1.5+0i 8P7"&VYc8  
    Angle Initial: -90.0 }8|[;Qa`y  
    Angle Final: 90.0 H1GRMDNXOA  
    Number of Steps: 721 D4eTTfQ  
    Distance: 100, 000*wavelength wbDM5%  
    Intensity '{ I_\~*  
    FGO[ |]7IN  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 p.}Ls)I  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 |7,L`utp  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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