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OptiFDTD应用:光栅衍射的远场分布
时间:2024-08-14 17:31来源:讯技光电作者: 技术部点击:打印
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。
•光栅布局模拟和后处理分析
布局layout
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
 
图1.二维光栅布局
 
用VB脚本定义一个2D光栅布局
 
步骤:
1 通过在文件菜单中选择“New”,启动一个新项目。
2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下参数
Wafer Dimensions:
Length (mm): 8.5
Width (mm): 3.0
 
2D wafer properties:
Wafer refractive index: Air
3 点击 Profiles 与 Materials.
 
在“Materials”中加入以下材料:
Name: N=1.5
Refractive index (Re:): 1.5
 
Name: N=3.14
Refractive index (Re:): 3.14
 
4.在“Profile”中定义以下轮廓:
Name: ChannelPro_n=3.14
2D profile definition, Material: n=3.14
 
Name: ChannelPro_n=1.5
2D profile definition, Material: n=1.5
 
6.画出以下波导结构:
a. Linear waveguide 1
Label: linear1
Start Horizontal offset: 0.0
Start vertical offset: -0.75
End Horizontal offset: 8.5 
End vertical offset: -0.75
Channel Thickness Tapering: Use Default
Width: 1.5
Depth: 0.0
Profile: ChannelPro_n=1.5
 
b. Linear waveguide 2
Label: linear2
Start Horizontal offset: 0.5
Start vertical offset: 0.05
End Horizontal offset: 1.0
End vertical offset: 0.05
Channel Thickness Tapering: Use Default
Width: 0.1
Depth: 0.0
Profile: ChannelPro_n=3.14
 
7.加入水平平面波:
Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
Input field Transverse: Rectangular
X Position: 0.5
Direction: Negative Direction
Label: InputPlane1
2D Transverse:
Center Position: 4.5
Half width: 5.0
Titlitng Angle: 45
Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
 
图2.波导结构(未设置周期)
 
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。
将Linear2代码段修改如下:
Dim Linear2
for m=1 to 8 
 Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) ) 
 Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
 Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1" 
 Linear2.SetAttr "Depth", "0" 
 Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000" 
 Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000" 
 Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14" 
 Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
 
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。
 
图3.光栅布局通过VB脚本生成
 
设置仿真参数
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”,将出现仿真参数对话框
2. 在仿真参数对话框中,设置以下参数:
TE simulation
Mesh Delta X: 0.015 
Mesh Delta Z: 0.015 
Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
Number of Anisotropic PML layers: 15
        其它参数保持默认
运行仿真
在仿真参数中点击Run按钮,启动仿真 
在分析仪中,可以观察到各场分量的时域响应 
仿真完成后,点击“Yes”,启动分析仪。
 
远场分析衍射波
1. 在OptiFDTD Analyzer中,在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
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
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)
 
图4.远场计算对话框
 
5. 在远场对话框,设置以下参数:
Wavelength: 0.63 
Refractive index: 1.5+0i
Angle Initial: -90.0
Angle Final: 90.0
Number of Steps: 721 
Distance: 100, 000*wavelength 
Intensity
 
6. 点击“计算”按钮开始计算,并将结果保存为 Farfield.ffp。
7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
 
图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
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