OptiFDTD操作說(shuō)明

1、以下先描述本設(shè)計(jì)軟件需要用到的幾個(gè)基本設(shè)置，在了解這些基本設(shè)置后，最后從總體上總結(jié)下模型設(shè)計(jì)步驟。（一） 軟件需要用到的幾個(gè)基本設(shè)置(1)wafer的意義及其設(shè)置Wafer是設(shè)計(jì)模型的工作區(qū)域。一個(gè)文件只能有一個(gè)wafer。Wafer可以理解為背景空間。Wafer有三維構(gòu)成，x軸和z軸可以在平面上看到，如上圖所示。Y軸垂直于屏幕。長(zhǎng)度：沿著屏幕的水平方向（z軸）寬度：沿著平面的垂直方向（x軸）Wafer的包層是一個(gè)塊狀區(qū)域。長(zhǎng)度沿著z軸（屏幕水平方向），寬度沿著x軸（屏幕垂直方向），高度是沿著y正半軸（垂直屏幕向外）。Wafer的襯底層是一個(gè)塊狀區(qū)域。長(zhǎng)度沿著z軸（屏幕水平方向），寬度沿著x軸

2、（屏幕垂直方向），高度是沿著y負(fù)半軸（垂直屏幕向里）。（2） profile、material的意義和基本設(shè)置。Wafer設(shè)置中長(zhǎng)度和寬度單位都是微米。X軸方向向上，z軸方向向右。XYZ三周方向滿足右手螺旋定則。Y軸負(fù)半軸空間對(duì)應(yīng)wafer中的襯底區(qū)域。Y軸正半軸空間對(duì)應(yīng)wafer中的包層區(qū)域。層狀波導(dǎo)輪廓的設(shè)置：Width：x方向上的波導(dǎo)輪廓尺寸Thickness：y方向上的波導(dǎo)輪廓尺寸波導(dǎo)輪廓截面默認(rèn)為xy面。波導(dǎo)輪廓截面所在xy平面上，截面在某方向上具有漸變特性。這里的水平和垂直就是對(duì)應(yīng)z方向和x方向。Start和end中的水平和垂直坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的是線性波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在zx平面內(nèi)截面的中分線兩端

3、點(diǎn)的坐標(biāo)。Width指zx截面內(nèi)與中分線垂直方向上的結(jié)構(gòu)的尺度。Depth指結(jié)構(gòu)沿著y軸最靠?jī)?nèi)的截面所在的y軸坐標(biāo)。對(duì)于linear waveguide 而言。從y=depth開始到wafer空間y的正半軸最大值，一直都分布著這種linear waveguide。這里指厚度（即y方向上）的尺寸漸變。這里的start和end下面的水平和垂直坐標(biāo)分別對(duì)應(yīng)波導(dǎo)在xz截面內(nèi)中分線兩端點(diǎn)的坐標(biāo)。Width下面的start和end分別指兩端點(diǎn)所在端的寬度。Channel thickeness下面的start和end。指波導(dǎo)在y方向上兩端的厚度，如設(shè)置厚度相同，則在y方向上沒(méi)有尺度漸變。如設(shè)置厚度不同，則y

4、方向上有尺度漸變。這里是設(shè)置平面波光源需要設(shè)置的重要參數(shù)：波源類型：是連續(xù)波還是高斯調(diào)制連續(xù)波輸入場(chǎng)橫截面光強(qiáng)分布的類型：通常選擇高斯或者矩形的入射平面波的方向：正方向還是負(fù)方向偏振方向等設(shè)置觀察面。觀察面可以是位于xy、xz或yz平面上的中任一平面。添加觀察面后，要設(shè)置觀察面的中心坐標(biāo)，面上兩維方向上各自的尺度。還要選擇需要觀測(cè)的物理量。比如Ex等設(shè)置邊界條件通常選擇APML邊界。使用默認(rèn)參數(shù)。以下描述設(shè)計(jì)模型的一個(gè)基本思路：（1） 新建文件，點(diǎn)擊initial properties對(duì)話框中的profiles and materials。先將要使用到的profile和material定義好。（2） 設(shè)置wafer參數(shù) （返回initial properties對(duì)話框設(shè)置）（3） 添加模型結(jié)構(gòu)（draw-linear waveguide或linear taper waveguide等）（4） 設(shè)置光源（draw-input plane）（5） 設(shè)置觀察面（draw-observation XY plane等）（6） 點(diǎn)擊simulation下面的3D 32bit simulation parameter。在彈出的對(duì)話框中設(shè)置空間和時(shí)間步長(zhǎng)（空間步長(zhǎng)設(shè)定好后，時(shí)間步長(zhǎng)由軟件自動(dòng)給出）、模擬運(yùn)行步數(shù)（也可由軟件自動(dòng)給出）。選擇需要保存和將來(lái)要查看的電場(chǎng)磁場(chǎng)分量。