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:
~Y
f8,m •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。
e.L&A| •光栅布局
模拟和后处理分析
5Q%)|(U' 布局layout
pHb,*C</ 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
p=UW ^95 图1.二维光栅布局
b=S"o
)> Q3& ?28 用VB脚本定义一个2D光栅布局
JE{cZ<NNH b=BNbmX 步骤:
I 2AQ
G 1 通过在
文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。
~pp<
T 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 [4C_iaE Wafer Dimensions:
HfH+U& Length (mm): 8.5
&+02Sn3A Width (mm): 3.0
,F->*= 03)irq% l; 2D wafer properties:
KM)MUPr Wafer refractive index: Air
j<)$ [v6 3 点击 Profiles 与 Materials.
#tUhul/O :RIqA/ 在“Materials”中加入以下
材料:
"LDNkw' Name: N=1.5
zqU$V~5;rG Refractive index (Re:): 1.5
jtfC3E,U `K0.6i [p Name: N=3.14
]U~{?K'g@j Refractive index (Re:): 3.14
gktlwiCZ L-U4
8 i 4.在“Profile”中定义以下轮廓:
% + Name: ChannelPro_n=3.14
K!(WcoA&2i 2D profile definition, Material: n=3.14
20$Tky_ c]VK%zl Name: ChannelPro_n=1.5
27[e0 j 2D profile definition, Material: n=1.5
BQUYT/$( Pl|I{l*o(` 6.画出以下波导结构:
`lm '_~=`& a. Linear waveguide 1
X`&Us Label: linear1
7}\AhQ, S Start Horizontal offset: 0.0
&<#1G
u_ Start vertical offset: -0.75
_"D J|j End Horizontal offset: 8.5
OAo03KW End vertical offset: -0.75
kz1Z K Channel Thickness Tapering: Use Default
wp8-(E^ Width: 1.5
tMU10=d Depth: 0.0
B
(h`~pb Profile: ChannelPro_n=1.5
aH%tD!%,o [`h,Ti!m< b. Linear waveguide 2
-$%~EY} Label: linear2
D5@}L$u Start Horizontal offset: 0.5
O.Dz}[w Start vertical offset: 0.05
*3RD\.jPX End Horizontal offset: 1.0
H.n|zGQTB End vertical offset: 0.05
Tf$> ^L Channel Thickness Tapering: Use Default
b)XGr? Width: 0.1
#0*I|gfV Depth: 0.0
A ?~4Pe Profile: ChannelPro_n=3.14
@DM NLsQ h\)ual_r[j 7.加入水平平面波:
j;Lp@~M Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
&SZAe/3+ Input field Transverse: Rectangular
PMQ31f/zf X Position: 0.5
M>RLS/r>d Direction: Negative Direction
{az
LtTh Label: InputPlane1
_6n za)OFH 2D Transverse:
ByWad@-6i Center Position: 4.5
Z'^.H3YvL Half width: 5.0
?~}8^~3 Titlitng Angle: 45
W^:g_ Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
A}pe>ja 图2.波导结构(未设置周期)
9<!??'@f 7S&O{Q7) 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。
=5pwNi_S 将Linear2代码段修改如下:
J{EK}' Dim Linear2
\FO
4A for m=1 to 8
uWXxK"J. Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
]%Whtj.,x7 Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
'i/"D8 Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
h*[sV Linear2.SetAttr "Depth", "0"
2I4G=jM[ Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
ac4dIW{$3 Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
r_a1oO: Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
{2|sk9?W Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
P!~&Ei 6l>016 x 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。
9fSX=PVRmQ 图3.光栅布局通过VB脚本生成
*i7-_pT Zr\G=0` 设置仿真参数
"Jyb?5 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框
#DTBdBh?I 2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数:
/8(t: TE simulation
exm*p/ Mesh Delta X: 0.015
\HJ t } Mesh Delta Z: 0.015
9EZh~tdV[ Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
n lvDMZ 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
H&ZsMML/% Number of Anisotropic PML layers: 15
oP<E) 其它参数保持默认
MES| iB 运行仿真
!. ={p8X-x • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真
W.b?~ • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应
TlBu3z'P • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。
"l09Ae'V BtWm ZaKi 远场分析
衍射波
.3,Ow(3l 1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
Vuo 8[h> 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
L@5g#mSl 3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场
PmE2T\{s! 4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4)
m4T`Tg#P 图4.远场计算对话框
!}uev myY@Wp 5. 在远场对话框,设置以下参数:
Uw_z9ZL Wavelength: 0.63
h5#V,$ Refractive index: 1.5+0i
.l&<-l;UQ Angle Initial: -90.0
Ne,u\q3f Angle Final: 90.0
p>]2o\[" Number of Steps: 721
W>7 o
ec Distance: 100, 000*wavelength
Vt,"5c Intensity
>*mLbp" b<rJ@1qtJ 6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。
_\xd]~ELj 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
=l9H]`T/ 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式