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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: sfXFh  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 -xtT,^<B  
    •光栅布局模拟和后处理分析 NUsxMhP  
    布局layout D3Q+K  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 z D{]3pg  
    图1.二维光栅布局
    Ju+3}  
    0Ui.nz j  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 7#LIGr  
    Sdq}?-&Sa  
    步骤: 3ahriZe  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 khy'Y&\F;  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 5H3o?x   
    Wafer Dimensions: @|Pm%K`1  
    Length (mm): 8.5 3%POTAw%  
    Width (mm): 3.0 !5*VBE\  
    j,YrM?Xdo  
    2D wafer properties: Wdd}y`lS  
    Wafer refractive index: Air <pX?x3-'  
    3 点击 Profiles 与 Materials. u({^8: AYu  
    pCKP{c=6Q  
    在“Materials”中加入以下材料 yT^2;/Z  
    Name: N=1.5 un "I  
    Refractive index (Re:): 1.5 KXt8IMP_"y  
    /M2in]oH  
    Name: N=3.14 iYXD }l;r  
    Refractive index (Re:): 3.14 XCM!8x?K  
    >G`p T#  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: lNe4e6  
    Name: ChannelPro_n=3.14 LLx0X O@  
    2D profile definition, Material: n=3.14 mEY#QN[eq  
    5IU!BQU  
    Name: ChannelPro_n=1.5 NM. e4  
    2D profile definition, Material: n=1.5 j7!u;K^c  
    TEV DES  
    6.画出以下波导结构: 4  %0s p  
    a. Linear waveguide 1 7 A0?tG  
    Label: linear1 0,hs %x>v  
    Start Horizontal offset: 0.0 ?N{\qF1Mz  
    Start vertical offset: -0.75 F,_L}  
    End Horizontal offset: 8.5 S1=P-Ao  
    End vertical offset: -0.75 *BKD5EwS  
    Channel Thickness Tapering: Use Default S#ryEgc]  
    Width: 1.5 dgVGP_~  
    Depth: 0.0 ~ 5}t;  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 D,IT>^[^7  
    kff N0(MR  
    b. Linear waveguide 2 TuwP'g[  
    Label: linear2 @5Tl84@Q  
    Start Horizontal offset: 0.5 Pt"K+]Ym  
    Start vertical offset: 0.05 \Z5Wp5az},  
    End Horizontal offset: 1.0 ANm@$xO*  
    End vertical offset: 0.05 tw4,gW  
    Channel Thickness Tapering: Use Default 3,p!Fun:r  
    Width: 0.1 Fo3*PcUv  
    Depth: 0.0 :hICe+2ca  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 )"TVR{I%B  
    =z}PR1X!  
    7.加入水平平面波: H&s`Xr  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: YKe&Ph.  
    Input field Transverse: Rectangular ~<k>07  
    X Position: 0.5 a8xvK;`  
    Direction: Negative Direction x}2nn)fdZ  
    Label: InputPlane1 *(x.egORd  
    2D Transverse: SGKAx<U  
    Center Position: 4.5 Oti;wf G7o  
    Half width: 5.0 P#TPI*qw  
    Titlitng Angle: 45 ~ZafTCa;  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 jI,[(Z>  
    图2.波导结构(未设置周期)
    jt oS{B,  
    Y%i<~"k  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 Zv yZ5UA  
    将Linear2代码段修改如下: ;"D}"nL  
    Dim Linear2 Dbn ~~P  
    for m=1 to 8 sm18u-  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) 2*snMA  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 72$S'O%,0  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" RZW=z}T+H  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" Hec8pL  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" -UEi  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" {^oohW -  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" Pz50etJ  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True |0Z J[[2  
    r (m3"Xu6O  
    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。 XU7to]'K  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    >|S@twy  
    EUSM4djL  
    设置仿真参数 j+3\I>  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 <?A4/18K  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: `GE8?UO-  
    TE simulation pnu?=.O  
    Mesh Delta X: 0.015 J>R $K  
    Mesh Delta Z: 0.015 M XW1 :  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ~Jf(M ^E  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 `NhG|g  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 nHRsr x  
            其它参数保持默认 xy`Y7W=  
    运行仿真 {n>.Y -=  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 W(s5mX,Kv  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 3^KR{N p  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 l4DBGZB  
    C6c*y\O\7  
    远场分析衍射 L%H\|>k`  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” 4!14: mq  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 /- Gq`9Z  
    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 O+&;,R:  
    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) >4@w|7lS  
    图4.远场计算对话框
    <e! TF @  
    [!U%''  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: W7C1\'T  
    Wavelength: 0.63 p7AsNqEp  
    Refractive index: 1.5+0i ok6t| 7sq  
    Angle Initial: -90.0 RQ0^ 1 R  
    Angle Final: 90.0 7zzFM  
    Number of Steps: 721 TgJ+:^+0  
    Distance: 100, 000*wavelength ms3"  
    Intensity .hckZx /  
    0(o2<d7  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 nt"\FZ*;3  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 ~NE`Ad.G  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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