[技术]OptiFDTD应用：光栅衍射的远场分布 [复制链接]

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： 1O`V_d)  
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。  @*eY~  
•光栅布局模拟和后处理分析 DT`HS/~fH  
布局layout _|u}^ML
O  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 ~s+vJvWz  
bh@CtnO  
Yk|6?e{+)  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 b,^ "-r  
1L*[!QT4  
步骤： KyNu8s
k  
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 _-C/sp^  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 xfeED^?  
Wafer Dimensions： VZt%cq  
Length (mm): 8.5 S' $;  
Width (mm): 3.0 zb{79Os[B  
_]zX W  
2D wafer properties: 3Rb#!tx9  
Wafer refractive index: Air 3`&FXgo  
3 点击 Profiles 与 Materials. 3WP\
MM  
$sY'=S  
在“Materials”中加入以下材料： \oWpyT _  
Name: N=1.5 )8C`EPe  
Refractive index (Re:): 1.5 JPZp*5c6A  
X:UlL"G  
Name: N=3.14
7dY_b  
Refractive index (Re:): 3.14 nms[No?  
Hl}lxK,]  
4.在“Profile”中定义以下轮廓：
2H%lN`  
Name: ChannelPro_n=3.14 av!;k2"
 
2D profile definition, Material: n=3.14 71@eJQ  
![%wM Pp  
Name: ChannelPro_n=1.5 B2kZ_4rB  
2D profile definition, Material: n=1.5 ~ L4NK#  
=H)]HxEEM  
6．画出以下波导结构： d0)]^4HT|y  
a. Linear waveguide 1 |p/*OFC6  
Label: linear1 uZL]mwkj]  
Start Horizontal offset: 0.0 Sesdhuy.@  
Start vertical offset: -0.75 Z
|C,HF+m.  
End Horizontal offset: 8.5 /[_aK0U3  
End vertical offset: -0.75 e#/&A5#Ya  
Channel Thickness Tapering: Use Default sY!JB7!j  
Width: 1.5 9HJYrzf{%  
Depth: 0.0 _$R=F/88  
Profile: ChannelPro_n=1.5 o6A$)m5V  
Nqj@p<y/q  
b. Linear waveguide 2 b3%x&H<j  
Label: linear2 Kn->R9Tl  
Start Horizontal offset: 0.5 MJiVFfYW  
Start vertical offset: 0.05 6#Z]yk+p  
End Horizontal offset: 1.0 {?:]'c  
End vertical offset: 0.05 oW^x=pS9  
Channel Thickness Tapering: Use Default :j`f%Vg~x  
Width: 0.1 XnP?hw%  
Depth: 0.0 T!]rdN!  
Profile: ChannelPro_n=3.14 32K& IfV  
!M8_PC*a  
7.加入水平平面波： ta{24{?M\  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: "a2|WKpD  
Input field Transverse: Rectangular ;<0vvP|  
X Position: 0.5 9KX% O-'  
Direction: Negative Direction fof}I:vO  
Label: InputPlane1 R*pPUw\yn  
2D Transverse: _b<;n|^  
Center Position: 4.5 Z5TA4Q+Q  
Half width: 5.0 =u}~\ 'd  
Titlitng Angle: 45 {{G3^ysa  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 t)j$lmQn  
xy:Mb =r  
b\JU%89  
8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
:oy2mi;  
将Linear2代码段修改如下: r5xm7- `c  
Dim Linear2 LC]0c)v#  
for m=1 to 8 BeFyx"NBg  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) J\@g3
oGw  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 bXJ(QXHd%  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" JL4E`  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" bz>\n"'  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" U3_O}X+  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" WA2NjxYz  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" lt-3OcC  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True Lx>[`QT  
,j XK  
点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。 Jd/d\
P  
e'uC:O.u  
Mlc_w19C9  
设置仿真参数 Ze>R@rK  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 LT$t%V0?.e  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： gd * b0(  
TE simulation &S xF"pYV  
Mesh Delta X: 0.015 "y~*1kBu  
Mesh Delta Z: 0.015 k~AtnI  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps v76P?[  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 cEa8l~GC<  
Number of Anisotropic PML layers: 15 />E ILPPb  
        其它参数保持默认 Y`8)`  
运行仿真 }&+,y<>   
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 m19\H  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 (<_kq;XtN0  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 uxn+.fA  
w/ ~\NI  
远场分析衍射波 hpXW tQ  
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” mlc8q s  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 Il4]1d|  
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 5ph CEKt;  
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) {HY3E}YJL  
3r#['UmT  
! (lF#MG}  
5. 在远场对话框，设置以下参数： c

h%zu%;f  
Wavelength: 0.63 cZ)JvU9]  
Refractive index: 1.5+0i w_>\Yd[  
Angle Initial: -90.0 oUsfO-dET^  
Angle Final: 90.0 MR,I`9Pe  
Number of Steps: 721 L/Kb\\f  
Distance: 100, 000*wavelength cQ<|Of  
Intensity Zgh~7Z/  
ma-GvWD2  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 kjPf%*3  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 4u*n7di$9d