切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 780阅读
    • 0回复

    [技术]OptiFDTD应用:光栅衍射的远场分布 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    6401
    光币
    26150
    光券
    0
    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: !T ,=kh  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 r%X M`;bQX  
    •光栅布局模拟和后处理分析 D/4]r@M2c  
    布局layout #=ij</  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 e 6>j gy  
    图1.二维光栅布局
    FU .%td=:  
    Lw(tO0b2H  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 mSZg;7DE3*  
    S0:Oep   
    步骤: cVO- iPK  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 ^u"WWLZ  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 {TJBB/B1  
    Wafer Dimensions: 83'+q((<  
    Length (mm): 8.5 E?KPez  
    Width (mm): 3.0 .Z"`:4O   
    yuJ>xsM  
    2D wafer properties: 7w8UnPuM  
    Wafer refractive index: Air mQ`2c:Rn&7  
    3 点击 Profiles 与 Materials. e m)%U  
    wxPl[)E  
    在“Materials”中加入以下材料 \)>#`X  
    Name: N=1.5 \QF0(*!!  
    Refractive index (Re:): 1.5 J:ka@2>|  
    t# y,9>6  
    Name: N=3.14 hmG8 {h/  
    Refractive index (Re:): 3.14 X%(NI(+x,  
    {.KD#W $5  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: 34k>O  
    Name: ChannelPro_n=3.14 J65:MaS  
    2D profile definition, Material: n=3.14 QUvSeNSp  
    PN<Vqt W  
    Name: ChannelPro_n=1.5 z\8s |!  
    2D profile definition, Material: n=1.5 Pi9?l>  
    ;PU'"MeB "  
    6.画出以下波导结构: 1-PlRQs.1  
    a. Linear waveguide 1 JhTr{8{  
    Label: linear1 Fo;:GX,b  
    Start Horizontal offset: 0.0 Ty~z%=H  
    Start vertical offset: -0.75 :i0;jWc b  
    End Horizontal offset: 8.5 *!*%~h8V  
    End vertical offset: -0.75 s3Zt)xQ3  
    Channel Thickness Tapering: Use Default j;z7T;!i  
    Width: 1.5 7gB?rJHV,  
    Depth: 0.0 xJU]py~o  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 bqA`oRb\  
    Kr1Y3[iNv  
    b. Linear waveguide 2 4E2/?3D  
    Label: linear2 fR{_P  
    Start Horizontal offset: 0.5 |pG0 .p4  
    Start vertical offset: 0.05 "Y^ 9g/  
    End Horizontal offset: 1.0 YX)Rs Vf  
    End vertical offset: 0.05 cZ)mp`^n7  
    Channel Thickness Tapering: Use Default ONDO xXs  
    Width: 0.1 UpE +WzY  
    Depth: 0.0 $0un`&W  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 `zw%  
    r%iFsV_  
    7.加入水平平面波: qnWM  %k  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: $U9]v5  
    Input field Transverse: Rectangular t6mv  
    X Position: 0.5 :FH&#Eq~4  
    Direction: Negative Direction M eep  
    Label: InputPlane1 >$- YNZA   
    2D Transverse: hAc|a9 o  
    Center Position: 4.5 U] GD6q  
    Half width: 5.0 Jp}\@T.  
    Titlitng Angle: 45 ?nbu`K6T  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 5G(dvM-n  
    图2.波导结构(未设置周期)
    yZ)9Hd   
    xf,A<j (o  
    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。 2Vf242z_  
    将Linear2代码段修改如下: bolG3Tf|  
    Dim Linear2 ;s3\Z^h4kd  
    for m=1 to 8 hwL`9.w  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) |W=-/~X  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 \O;/wf0Hg  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" `sso Wn4  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" G7v<Q,s  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" c(2?./\|  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" #Ktk["6  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" DQP!e6Of  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True ry=8Oq&[~  
    d4^x,hzV  
    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。 |%ZJN{!R  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    A/UOcl+N  
    7qUg~GJX  
    设置仿真参数 9s[   
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 DC1.f(cdR  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: 3BD&;.<r  
    TE simulation 6m(? (6+;K  
    Mesh Delta X: 0.015 G6W|l2P!  
    Mesh Delta Z: 0.015 $':5uU1}  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps ~]d9 J  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 -C~zvP; a  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 rEC  
            其它参数保持默认 s5mJ -  
    运行仿真 aQ\SV0PI  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 32SkxcfrCK  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 ^p9V5o  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 W#NZnxOX"  
    |nnFjGC`~  
    远场分析衍射 myN2G?>;  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” sZr \mQ~  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 X`WS&!C<  
    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 >4kQ9lXL  
    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) Wex2Fd?DO  
    图4.远场计算对话框
    $t}W,?   
    L?j<KW  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: oi,KA  
    Wavelength: 0.63 u pUJF`3  
    Refractive index: 1.5+0i 0uW)&>W  
    Angle Initial: -90.0 '/ Hoq  
    Angle Final: 90.0 [f  lK  
    Number of Steps: 721 G/},lUzLg  
    Distance: 100, 000*wavelength F {L#  
    Intensity Q(yg bT  
    F*Hovxez  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 IZLCwaW  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 pKj:)6t"  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
    分享到