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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: ` (<>`  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 d1N&J`R\1  
    •光栅布局模拟和后处理分析 ;$]R#1i44  
    布局layout &bb*~W-  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 V qf}(3K0  
    图1.二维光栅布局
    r@aFB@   
    @*dA<N.9  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 O^GTPYW  
    x($1pAE  
    步骤: xi0&"?7la  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 +dRTHz  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 y|ZJ-[qg  
    Wafer Dimensions: = 8n*%NC  
    Length (mm): 8.5 Im =E?t  
    Width (mm): 3.0 z$A5p4=B'^  
    -xXM/3g1u  
    2D wafer properties: XUWza=BR"  
    Wafer refractive index: Air dc* #?G6^  
    3 点击 Profiles 与 Materials. =`")\?z}  
    aqlYB7  
    在“Materials”中加入以下材料 =Ur/v'm  
    Name: N=1.5 X$<?:f-  
    Refractive index (Re:): 1.5 $xqphhBg  
    gi8kYHldH  
    Name: N=3.14 >r3Wo%F'  
    Refractive index (Re:): 3.14 _IGQ<U<z  
    EC7o 3LoND  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: {k>m5L  
    Name: ChannelPro_n=3.14 #~Q0s)Ze  
    2D profile definition, Material: n=3.14 f7L|Jc  
    i^(0,L  
    Name: ChannelPro_n=1.5 #"jWPe,d  
    2D profile definition, Material: n=1.5 %u#pl=k}  
    ]yyfE7{q  
    6.画出以下波导结构: G{:L^2>  
    a. Linear waveguide 1 /3fo=7G6  
    Label: linear1 MTQdyTDHl  
    Start Horizontal offset: 0.0 ?mMd6U&J  
    Start vertical offset: -0.75 Q8O38uZ  
    End Horizontal offset: 8.5 ?tOzhrv  
    End vertical offset: -0.75 }'3V(;9  
    Channel Thickness Tapering: Use Default FD8aO?wvg  
    Width: 1.5 phTZUm i  
    Depth: 0.0 I".r`$XZ  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 yRAb HG,c  
    VFyt9:a  
    b. Linear waveguide 2 h0!j;fn  
    Label: linear2 mu(S 9  
    Start Horizontal offset: 0.5 I6UZ_H'E  
    Start vertical offset: 0.05 mu*wX'.'  
    End Horizontal offset: 1.0 ^+pmZw9 0  
    End vertical offset: 0.05 C>LkU|[  
    Channel Thickness Tapering: Use Default n1v%S"^  
    Width: 0.1 y|X[NSA  
    Depth: 0.0 /dCZoz~~T  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 BPW:W }  
    - Q,lUP  
    7.加入水平平面波: sI`Lsd'V  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: b2z~C{l  
    Input field Transverse: Rectangular '&\km~&  
    X Position: 0.5 4ed( DSN  
    Direction: Negative Direction <K)^MLgN  
    Label: InputPlane1 9nB:=`T9  
    2D Transverse: % Dya-  
    Center Position: 4.5 6$IAm#  
    Half width: 5.0 o rEo$e<  
    Titlitng Angle: 45 H>VuUH|  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0  N3E=t#n  
    图2.波导结构(未设置周期)
    [z?q -$#  
    !X8:#a(  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 ;i1H {hB  
    将Linear2代码段修改如下: zd+8fP/UB  
    Dim Linear2 |n0 )s% 8`  
    for m=1 to 8 xl s_g/Q  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) &a O3N  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 ybfNG@N*  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" ]zu" x9-`  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" ,Xao{o(  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" z"R-Sme  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" G<$UcXg  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" .' #_Z.zr  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True D\>CEBt  
    <V9L AWeS  
    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。 0,,x|g$TpT  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    s fazrz`h  
    U<*ZY`B3  
    设置仿真参数 ze]2-B4  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 =d`,W9D  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: \6*3&p  
    TE simulation +oeO 0  
    Mesh Delta X: 0.015 S.BM/M  
    Mesh Delta Z: 0.015 \DpXs[1  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps u3Ua>A-  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 S's\M5  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 :FB#,AOa_  
            其它参数保持默认 ?> }bg  
    运行仿真 C;M.dd  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 _a^%V9t  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 nRJcYl~ Y  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 nJlrBf_Kj  
    In5' (UHW:  
    远场分析衍射 GRS[r@W[1  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” jCxw|tmgq  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 #"=_GA^.{  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 ggfL d r  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) B<x)^[<v  
    图4.远场计算对话框
    L+bU~N,+A  
    t(}\D]mj  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: '*|Wi}0R  
    Wavelength: 0.63 XX#YiG4|J  
    Refractive index: 1.5+0i rXdI`l#  
    Angle Initial: -90.0 S8^W)XgC;  
    Angle Final: 90.0 `XS6t)!ik  
    Number of Steps: 721 Y&'Bl$`  
    Distance: 100, 000*wavelength Oe5=2~4O  
    Intensity a=T_I1  
    :VX?j 3qW  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 YD 1u  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 + v{<<  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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