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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: A#: c  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 MlE~ gCD  
    •光栅布局模拟和后处理分析 , ~X;M"U  
    布局layout ?/MXcI(  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 )d u{ZWr  
    图1.二维光栅布局
    Ue:T3jp 3%  
    B31-<w  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 S(h*\we  
    oZ:F3 GQ4Q  
    步骤: >L`mF_WG  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 pw yl,A  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 .G~5F- 8'  
    Wafer Dimensions: @I6A9do  
    Length (mm): 8.5 p|V1Gh<  
    Width (mm): 3.0 *+4iBpyiB  
    c[lob{,  
    2D wafer properties: em!R9J.  
    Wafer refractive index: Air Sr 4 7u{n  
    3 点击 Profiles 与 Materials. bnu0*Zg>  
    }zxh:"#K  
    在“Materials”中加入以下材料 {; cB?II  
    Name: N=1.5 &"%|`gE  
    Refractive index (Re:): 1.5 D D;+& fe  
    <" l;l~Y1  
    Name: N=3.14 Yj/nzTVJ[  
    Refractive index (Re:): 3.14 uN3J)@;_  
    =w$"wzc  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: 'OW"*b  
    Name: ChannelPro_n=3.14 QfWu~[  
    2D profile definition, Material: n=3.14 )ZyuF(C&  
    S_VncTIO  
    Name: ChannelPro_n=1.5 ,<r3Z$G  
    2D profile definition, Material: n=1.5 !&jgcw/E  
    "gajBY  
    6.画出以下波导结构: aq/Y}s?  
    a. Linear waveguide 1 WTv\HI2X !  
    Label: linear1 nL 07^6(  
    Start Horizontal offset: 0.0 {59VS Nl  
    Start vertical offset: -0.75 :42;c:85  
    End Horizontal offset: 8.5 V^/^OR4k  
    End vertical offset: -0.75 ":^ NLBm>5  
    Channel Thickness Tapering: Use Default ff./DMDafI  
    Width: 1.5 MXJ9,U{<C'  
    Depth: 0.0 AaC1 ||?R  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 M #=5u`h  
    4U;XqUY /  
    b. Linear waveguide 2 xp8f  
    Label: linear2 f%[ukMj&  
    Start Horizontal offset: 0.5 *([)X2A@+  
    Start vertical offset: 0.05 o/9LK  
    End Horizontal offset: 1.0 9Y@?xn.\  
    End vertical offset: 0.05 a:^ Gr%  
    Channel Thickness Tapering: Use Default f3>6:(  
    Width: 0.1 z<vO#  
    Depth: 0.0 6 %k+0\d  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 |-Esc|J(  
    AD%D ,l  
    7.加入水平平面波:  {%~4RZA  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: ?r E]s!K  
    Input field Transverse: Rectangular {!eANm'  
    X Position: 0.5 mS~ ]I$  
    Direction: Negative Direction dtnet_j  
    Label: InputPlane1 /j69NEl  
    2D Transverse: ZMMo6;  
    Center Position: 4.5 3?Eoj95w!  
    Half width: 5.0 :htq%gPex9  
    Titlitng Angle: 45 Z t+FRR=  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 l8AEEG8>  
    图2.波导结构(未设置周期)
    VMye5  P  
    * :tjxC  
    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。 9}jq`xSL  
    将Linear2代码段修改如下: MAD}Tv\S7  
    Dim Linear2 1mVVPt^6  
    for m=1 to 8 (p.3'j(  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) 1H,tP|s  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 b801O F  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" mV*/zWh_  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" :{ WrS  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" LQ(5D_yG.  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" -6~y$c&c  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" 'tu@`7*  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True waWKpk1Wo  
    ,Lun-aMd  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 Z-h7  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    N>pmhskN?  
    H9san5{  
    设置仿真参数 Ph+X{|  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 it\DZGsg  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: ]dbSa1?  
    TE simulation :EmQ_?(^  
    Mesh Delta X: 0.015 d=Df.H+3  
    Mesh Delta Z: 0.015 T<f\*1~^  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps :9F''f$AP  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 ey\m)6A$  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 I' ! r  
            其它参数保持默认 Gl8&FrR  
    运行仿真 Q1nDl  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 :`Uyn!w  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 )o9Q5Lq  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 P wB g  
    jH&_E'XMX  
    远场分析衍射 6vgBqn[  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” ~3bZ+*H>  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 H\| ]!8w5Z  
    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 /j' B\,  
    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) IObx^N_K  
    图4.远场计算对话框
    MZ5Y\-nq\  
    Cl6m$YUt  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: ```d:f  
    Wavelength: 0.63 2sqm7th  
    Refractive index: 1.5+0i -.{oqs$  
    Angle Initial: -90.0 BeI;#m0  
    Angle Final: 90.0 %0yS98']g  
    Number of Steps: 721 1^L`)Up  
    Distance: 100, 000*wavelength p"[O#*p  
    Intensity JvfQib  
    yOWOU`y?  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 Zn@W7c,_I  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 !.3R~0b  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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