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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: _eZ*_H,\  
    •使用VB脚本生成光栅(或周期性)布局。 ! _p(H  
    •光栅布局模拟和后处理分析 ]9PQKC2&  
    布局layout zEy,aa :M  
    我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。 @<ILF69b  
    图1.二维光栅布局
    U#6<80Ke  
    P}~nL  
    用VB脚本定义一个2D光栅布局 R5& R ~1N  
    3R& FzLs  
    步骤: C8W4~~1S  
    1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。 ;"w?@ELE  
    2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数 =;(y5c  
    Wafer Dimensions: 11YpC;[o  
    Length (mm): 8.5 3%L@=q  
    Width (mm): 3.0 4GqwY"ja  
    >m+Fm=  
    2D wafer properties: 9/#?]LJ  
    Wafer refractive index: Air @(W{_mw  
    3 点击 Profiles 与 Materials. AlA:MO]NM  
    +)ba9bJ|  
    在“Materials”中加入以下材料 rsn^Y C  
    Name: N=1.5 wAKm]?zB>  
    Refractive index (Re:): 1.5 >K n7A  
    ~ UNK[  
    Name: N=3.14 ;Q>+#5H6F8  
    Refractive index (Re:): 3.14 9A,ok[J  
    YR-Ge  
    4.在“Profile”中定义以下轮廓: :^rt8>~  
    Name: ChannelPro_n=3.14 N;S1s0FN  
    2D profile definition, Material: n=3.14 ybU_x  
    9>k_z&<  
    Name: ChannelPro_n=1.5 <7 xX/Z}M  
    2D profile definition, Material: n=1.5 )skz_a}]8  
    %:}o\ _w  
    6.画出以下波导结构: ib-H jJ8  
    a. Linear waveguide 1 D"M[}$P  
    Label: linear1 -?p4"[  
    Start Horizontal offset: 0.0 <O0.q.  
    Start vertical offset: -0.75 Ctx`b[&KXX  
    End Horizontal offset: 8.5 > JV$EY,  
    End vertical offset: -0.75 (v}4,'dS  
    Channel Thickness Tapering: Use Default #Q1}h  
    Width: 1.5 Q<>b3X>O  
    Depth: 0.0 s("\]K  
    Profile: ChannelPro_n=1.5 'E"W;#%  
    fj97_Q=  
    b. Linear waveguide 2 W1_.wN$,5  
    Label: linear2 k}0b7er=R  
    Start Horizontal offset: 0.5 {s>V'+H(F  
    Start vertical offset: 0.05 "\+.S]~  
    End Horizontal offset: 1.0 CUnBi?Mi  
    End vertical offset: 0.05 G@zJf)u}  
    Channel Thickness Tapering: Use Default U:0Ma 6<  
    Width: 0.1 ]j0/.pG  
    Depth: 0.0 NXX/JJ+w  
    Profile: ChannelPro_n=3.14 [\e/xY(4  
    E NrcIZ  
    7.加入水平平面波: )&j@={0  
    Continuous Wave Wavelength: 0.63 General: $wC'qV *  
    Input field Transverse: Rectangular d:pGdr& .  
    X Position: 0.5 <Hr~|oG  
    Direction: Negative Direction :-Ml?:0_X  
    Label: InputPlane1 &grqRt  
    2D Transverse: ZeqsXz  
    Center Position: 4.5 qTSe_Re  
    Half width: 5.0 E>iN>  
    Titlitng Angle: 45 01~ nC@;  
    Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0 NfWL3"&X  
    图2.波导结构(未设置周期)
    [ 2PPa9F  
    tl; b~k  
    8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。 erh ez  
    将Linear2代码段修改如下: wC?$P  
    Dim Linear2 uUb`Fy9  
    for m=1 to 8 i5aY{3!  
    Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) ~jzjJ&O&  
    Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05 nH<#MG BS  
    Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" 6AdC  
    Linear2.SetAttr "Depth", "0" wYr*('uT  
    Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" U C_$5~8p  
    Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" Z~].v._YV)  
    Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" msY6zJc`  
    Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True 5>lIrBf  
    h5(OjlMC  
    点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局,布局如图3所示。 ]!j%Ad  
    图3.光栅布局通过VB脚本生成
    KP&xk1 3)  
    (vp#?-i  
    设置仿真参数 y,/i3^y#_  
    1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框 CeeAw_*@  
    2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数: m VFo2^%v  
    TE simulation ]tzF Ob  
    Mesh Delta X: 0.015 c]n"1YNm  
    Mesh Delta Z: 0.015 *E]:VZl  
    Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps d^f rKPB  
    设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。 t3h){jZ  
    Number of Anisotropic PML layers: 15 _N=f&~T  
            其它参数保持默认 Y::O*I2  
    运行仿真 0U~*uDU  
    • 在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 #;f50j!r  
    • 在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 B$n1 k 45  
    • 仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。 .)SR3?   
    '4SDAa2f  
    远场分析衍射 l6 L?jiTl_  
    1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer” !*f$*,=^  
    2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向 " :f]egq -  
    3. 将位置移动到等于92的网格点,(位置:-0.12)观察当前位置的近场 \Hdsy="Dnh  
    4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”,出现远场转换对话框。(图4) k?$I4&|5Nt  
    图4.远场计算对话框
    I _gE`N  
    T2 S fBs  
    5. 在远场对话框,设置以下参数: |B^Mj57DO  
    Wavelength: 0.63 uuxVVgWp{  
    Refractive index: 1.5+0i U E$Ix  
    Angle Initial: -90.0 NJ]3qH  
    Angle Final: 90.0 6oKdw|(Q#  
    Number of Steps: 721 x FWhr#5,  
    Distance: 100, 000*wavelength 'y=N_/+s  
    Intensity tJ 2GSZ`  
    aHVzBcCPh  
    6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。 %pxO<O  
    7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。 Sg4{IU  
    图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
     
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