[技术]OptiFDTD应用：光栅衍射的远场分布 [复制链接]

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： t3l-]  
•使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。 ~[Fh+t(Y  
•光栅布局模拟和后处理分析 a#pM9n~a  
布局layout xo GX&^=  
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 S%6V(L|  
4 (>8tP\Y  
#TG7WF5  
用VB脚本定义一个2D光栅布局 h 7/wkv\y9  
dxa[9>V  
步骤： SB)Hz8<  
1 通过在文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。 LLV1W0VO=P  
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 )b=m|
A GX  
Wafer Dimensions： ~a ]R7X7  
Length (mm): 8.5 hfL8]d-  
Width (mm): 3.0 ugy:^U  
).i :C(|  
2D wafer properties: m=#<  
Wafer refractive index: Air D,,$  
3 点击 Profiles 与 Materials. DQy;W  ov  

u-k!h  
在“Materials”中加入以下材料： e_h`x+\:  
Name: N=1.5 /R
eOf<%B  
Refractive index (Re:): 1.5 lxh}N,  
.t9*wz  
Name: N=3.14 /4Sul*{hc  
Refractive index (Re:): 3.14 rx\f:-3g  
1\LK[tvh  
4.在“Profile”中定义以下轮廓： &eIwlynm  
Name: ChannelPro_n=3.14 UNhM:!A  
2D profile definition, Material: n=3.14 KkPr08  
+rOfQ'lQ  
Name: ChannelPro_n=1.5 z#Cgd-^7.#  
2D profile definition, Material: n=1.5 'iikcf*)C  
A5 <T7~U  
6．画出以下波导结构： "tUc  
a. Linear waveguide 1 5X}OUn8  
Label: linear1 J]gtgt^   
Start Horizontal offset: 0.0 pP^"p"<s  
Start vertical offset: -0.75 b l]YPx8  
End Horizontal offset: 8.5 3BK_$Fy  
End vertical offset: -0.75 r.10b]b  
Channel Thickness Tapering: Use Default <,+6:NmT  
Width: 1.5 $E35W=~)  
Depth: 0.0 &?0hj@kd~  
Profile: ChannelPro_n=1.5 c]3^2Ag,  
f'&   
b. Linear waveguide 2 IEQ6J}L  
Label: linear2 *OR(8;  
Start Horizontal offset: 0.5 oh%/\Xu  
Start vertical offset: 0.05 mF@DO$  
End Horizontal offset: 1.0
?{KC@c*c  
End vertical offset: 0.05 vy{YGT  
Channel Thickness Tapering: Use Default I%# e\  
Width: 0.1 eSA%:Is.  
Depth: 0.0 5imqZw  
Profile: ChannelPro_n=3.14 Sp~gY]:  
a^MR"i>@G  
7.加入水平平面波： z! DD'8r>  
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: nk+*M9r|I  
Input field Transverse: Rectangular pNzpT!}H>  
X Position: 0.5 *+>R^\uT  
Direction: Negative Direction ]qNPOnlp  
Label: InputPlane1 JrVBd hLr  
2D Transverse: -"X} )N2  
Center Position: 4.5 n 7m!   
Half width: 5.0 SPY4l*kX  
Titlitng Angle: 45 d){Al(/  
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 }RY&f4&GV,  
'<KzWxuC  
)`gE-udR  
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。 t.td
Y  
将Linear2代码段修改如下: lL6qK&;  
Dim Linear2 G)wIxm$?0  
for m=1 to 8 ^p!4`S  
Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) >6cENe_@t  
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 y1zep\-D  
Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" ?$\y0lHw/7  
Linear2.SetAttr "Depth", "0" WX9pJ9d  
Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" KqT~MP
l  
Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" x1ID6kI[{*  
Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" Le':b2o  
Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True fl18x;^I  
M"$TXXe  
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。 iWNTI  
^Wz3 q-^  
t?j2Rw3f`I  
设置仿真参数 Lu?)Rya  
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框 vX
i}B  
2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数： !saKAb}d7H  
TE simulation /@\3#2;  
Mesh Delta X: 0.015 k<3_!?3  
Mesh Delta Z: 0.015 DLrG-C33  
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps .5m^)hi  
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。  p3r1lUw  
Number of Anisotropic PML layers: 15 pd{;
`EW|  
        其它参数保持默认 ,.+"10=N.  
运行仿真 wOp# mT  
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真 "UY.; P  
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应 <AB.`["  
• 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。 4)3!n*I  
^D0BGC&&  
远场分析衍射波 NR)[,b\v  
1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” :4D#hOI  
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 !jDqRXi(  
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 r6-'p0|   
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) S-:7P.#Q  
9/k?Lv  
!u#o"e<qh  
5. 在远场对话框，设置以下参数： IBzHXa>75  
Wavelength: 0.63 kty,hAXe  
Refractive index: 1.5+0i }PY? ZG  
Angle Initial: -90.0 K,IPVj
S  
Angle Final: 90.0 ]41G!'E=  
Number of Steps: 721 "Rp]2'?  
Distance: 100, 000*wavelength 6YZ&>`a^  
Intensity 6]}Xi:I
 
Fq5);sX=  
6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。 }m<)$.x|P  
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 Te#wU e-|