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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: UlG8c~p  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 zTgY=fuz  
    •光栅布局模拟和后处理分析 b`%3>  
    布局layout UZ5O%SF  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 [y(DtOR  
    图1.二维光栅布局
    eGwO!Lv}B  
    scf.> K2  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 N~""Lc&  
    -6Y@_N  
    步骤: "!V-@F$@N  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 QKW\z aG  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 :U6"HP+?g-  
    Wafer Dimensions: ?Uq;>  
    Length (mm): 8.5 iyA=d{S;V  
    Width (mm): 3.0 fH-fEMyW  
    prHM}n{0  
    2D wafer properties: s6q6)RD"  
    Wafer refractive index: Air %DK0s(*w0  
    3 点击 Profiles 与 Materials. e=>:(^CS   
    FAkrM?0/  
    在“Materials”中加入以下材料 1zGD~[M  
    Name: N=1.5 86*9GS?U(  
    Refractive index (Re:): 1.5 jmp0 %:+L  
    eD|p1+76  
    Name: N=3.14 Z<wJ!|f  
    Refractive index (Re:): 3.14 Tvd}5~ 5?  
    TpAE9S  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: ]u]BxMs  
    Name: ChannelPro_n=3.14 syJLcK+e  
    2D profile definition, Material: n=3.14 lm;Dy*|<  
    y*G3dWb  
    Name: ChannelPro_n=1.5 LD=eMk: ~  
    2D profile definition, Material: n=1.5 ME0vXi  
    }508wwv  
    6.画出以下波导结构: 5*O*p `Ba  
    a. Linear waveguide 1 `!udU,|N  
    Label: linear1 w)rd--9f  
    Start Horizontal offset: 0.0 OH\(;RN*  
    Start vertical offset: -0.75 [!~= m  
    End Horizontal offset: 8.5 9{GEq@`7  
    End vertical offset: -0.75 4'+g/i1S F  
    Channel Thickness Tapering: Use Default 7C&J88|\  
    Width: 1.5 V0l"tr@  
    Depth: 0.0 0.aIcc  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 O"M2*qiH  
    5%_aN_1?ef  
    b. Linear waveguide 2 Y&XO:jB  
    Label: linear2 ;p(I0X  
    Start Horizontal offset: 0.5 b8 ^O"oDrp  
    Start vertical offset: 0.05 =*5< w  
    End Horizontal offset: 1.0 ~n"?*I`  
    End vertical offset: 0.05 Ka_g3  
    Channel Thickness Tapering: Use Default |AQU\BUj  
    Width: 0.1 ,M.phRJ-`  
    Depth: 0.0 "5!T-Z+F  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 VnYcqeCm  
    DFXHD,o  
    7.加入水平平面波: 3;O4o]`  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: Q}: $F{  
    Input field Transverse: Rectangular h6Q~Di  
    X Position: 0.5 '8yCwk  
    Direction: Negative Direction k-N}tk/5  
    Label: InputPlane1 q^DQ9B  
    2D Transverse: -d.i4X3j  
    Center Position: 4.5 }G)2HTaZ  
    Half width: 5.0 )H>?K0I  
    Titlitng Angle: 45  :I{9k~  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 4J1_rMfh  
    图2.波导结构(未设置周期)
    l;SXR <EU  
    I/*^s  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 _P` ^B  
    将Linear2代码段修改如下: b8 E{~z  
    Dim Linear2 iYf)FPET  
    for m=1 to 8 zIA)se Js  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) vdcPpj^d5  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 8 :;]tt  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" .0rTk$B  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" 8wrO64_NO  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" I 6'!b/  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" ?Dl;DE1  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" Zq~Rkx  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True %g~&$oZmq  
    Ne)3@?  
    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。 Uc, J+j0F  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    >V>`}TIH  
    D<`M<:nq  
    设置仿真参数 8 (ot<3(D  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 m^~5Xr"  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: bzr QQQ  
    TE simulation s f.z(o  
    Mesh Delta X: 0.015 MH|F<$42  
    Mesh Delta Z: 0.015 6V"u ovN2  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps I)kc[/^j$  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 ck b(+*+l  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 ~.4y* &  
            其它参数保持默认 )}7X4g6X   
    运行仿真 Dkx}}E:<  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 }[=)sb_  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 8`wKq6  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 E4'z  
    ${rWDZ0Z  
    远场分析衍射 O')=]6CQ*  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” % H<@Y$r  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 m] yUcj{F  
    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 -G~/ GO  
    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) 6<9}>Wkf  
    图4.远场计算对话框
    ^s#+`Y05/  
    5 NC77}^.  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: }.pqV X{ d  
    Wavelength: 0.63 Vc;g$Xr[  
    Refractive index: 1.5+0i ?6\N&MTF  
    Angle Initial: -90.0 $e2+O\.>  
    Angle Final: 90.0 &uF~t |!c  
    Number of Steps: 721 $)nPj_h  
    Distance: 100, 000*wavelength Rc3!u^?u  
    Intensity Caz5q|Oo  
    op/_ :#&'  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 MGq\\hLD\-  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 i=*H|)  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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