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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: eVlI:yqppj  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 97&6iTYA  
    •光栅布局模拟和后处理分析 `kz_ q/K  
    布局layout nrxN_0 R%  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 ^1nf|Xj [  
    图1.二维光栅布局
    yT,UM^'  
    9c?izpA  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 S_WY91r  
    \m\.+q]  
    步骤: |zUDu\MZ{  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 q6DhypB  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 oJR!0nQ  
    Wafer Dimensions: h*KhH>\  
    Length (mm): 8.5 Uex b>|  
    Width (mm): 3.0 {C6Yr9  
    G.N3R  
    2D wafer properties:  m$cM+  
    Wafer refractive index: Air g 08 `=g  
    3 点击 Profiles 与 Materials. C1nQZtF R  
    t +#Ss v8  
    在“Materials”中加入以下材料 WFdS#XfV  
    Name: N=1.5 Gmc"3L  
    Refractive index (Re:): 1.5 LnL<WI*Pq  
    Ay_<?F+&  
    Name: N=3.14 +u Lu.-N  
    Refractive index (Re:): 3.14 lg=[cC2  
    5eU/ [F9  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: kOjq LA  
    Name: ChannelPro_n=3.14 W"0#  
    2D profile definition, Material: n=3.14 2V0R|YUt  
    H>D_0o<#y  
    Name: ChannelPro_n=1.5 *V\kS  
    2D profile definition, Material: n=1.5 W%wS+3Q/  
    W=b5{ 6  
    6.画出以下波导结构: zz9.OnZ~  
    a. Linear waveguide 1 ?L $KlF Y  
    Label: linear1 k~gQn:.Cx  
    Start Horizontal offset: 0.0 y>o#Hq&qM  
    Start vertical offset: -0.75 [J];  
    End Horizontal offset: 8.5 *kIJv?%_}  
    End vertical offset: -0.75 &sKYO<6K }  
    Channel Thickness Tapering: Use Default Ry(!< w,  
    Width: 1.5 bw[!f4~  
    Depth: 0.0 1TVTP2&Rd  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 QO,y/@Ph  
    B%t^QbU#\  
    b. Linear waveguide 2 v ;9s  
    Label: linear2 RWoiV10  
    Start Horizontal offset: 0.5 1zM`g_(#  
    Start vertical offset: 0.05 2D!'7ZD  
    End Horizontal offset: 1.0 V*AG0@& !  
    End vertical offset: 0.05 I;`V*/s8"  
    Channel Thickness Tapering: Use Default B845BSmh  
    Width: 0.1 %_u3Np  
    Depth: 0.0 bT;C8i4b\H  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 sv[)?1S  
    SUx0!_f*R  
    7.加入水平平面波: -{w&ya4X  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: J3'"-,Hv  
    Input field Transverse: Rectangular rd"]$_P8O  
    X Position: 0.5 <ya3|ycnS  
    Direction: Negative Direction KW 09qar  
    Label: InputPlane1 toCN{[  
    2D Transverse: !9!N s(vUM  
    Center Position: 4.5 YF"D;.  
    Half width: 5.0 D"o>\Q  
    Titlitng Angle: 45 z[';HJ0O;  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 "&r1&StO  
    图2.波导结构(未设置周期)
    ve.4""\a  
    k/LV=e7  
    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。 Jd%#eD*k9  
    将Linear2代码段修改如下: $a-~ozr`C  
    Dim Linear2 z!1j8o2  
    for m=1 to 8 _zOzHc?Q  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) ctCfLlK  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 [$./'-I]  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" _#L IG2d  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" dFUsQ_]<  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" NLdUe32A  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"  RFZrcM  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" mg;qG@?  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True _W!g'HP-D  
    ="u(o(j"  
    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。 a@ lK+t  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    KomF)KQ2r  
    p#?1l/f"  
    设置仿真参数 sz)3 z  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 8IX6MfR}C  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: fb#Ob0H  
    TE simulation ^C'k.pV n~  
    Mesh Delta X: 0.015 q/Gy&8 K  
    Mesh Delta Z: 0.015 qH-dT,`"{  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps )kkO:j  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 y/PEm)=Tt  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 K=~h1qV:  
            其它参数保持默认 lP@9%L  
    运行仿真 >g F  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 4];NX  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 :n>h[{ o%  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 Qn<< &i~  
    YsTfv1~z#  
    远场分析衍射 7?A}q mv  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” ./6L&?*`~;  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 / '7WL[<  
    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 Ohjqdv@  
    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) {o]OxqE@  
    图4.远场计算对话框
    a. gu  
    E]g KJVf9[  
    5. 在远场对话框,设置以下参数:  e%qMrR  
    Wavelength: 0.63 7f`jl/   
    Refractive index: 1.5+0i plp).Gq  
    Angle Initial: -90.0 C 4n5U^  
    Angle Final: 90.0 P= ]ZXj[  
    Number of Steps: 721 7{b|+0W  
    Distance: 100, 000*wavelength Z1>pOJm  
    Intensity mG2}JWA  
    Kj-`ru  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 2S/^"IM["  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 [szwPNQ_  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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