基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算

在波導中往往要從本征模式分析確定波導腔內內能夠傳輸的模式。本教程以常規波導為例,用Lumerical Mode Solution模塊計算尋解特定中心波長下的本征模式。

目標模型:

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖1

常規F-P波導結構腔面

  1. 定義材料

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖2

打開Mode軟件,點擊Materials控件,在材料庫中定義目標材料。點擊“add”添加新材料,選擇第一行“(n,k)material”。該材料由折射率實部和虛部定義。

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖3

定義材料的名稱,顏色,網格次序等屬性:

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖4

  1. 構建波導實體

點擊Structure控件選擇對應特征的幾何體,這里主要是長方體Rectangle。

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖5

根據目標模型給幾何體設定尺寸參數:

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖6

賦予幾何體材料屬性,點擊對話框中的material頁,下拉材料庫選擇目標材料,注意自己剛開始定義的材料名稱。

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖7

由于波導在y方向可以認為無限長,因此仿真計算區域只需建立二維本征求解器即可。模型建立完整之后可以進行Run運算求解本征模式,包括TE模式,TM模式以及混合模式等。

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖8

  1. Run運行求解器

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  1. 等待求解完成后,分析模擬結果

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖10

***注意Mode list表單中給出的信息,有幾行就代表求解到的模式數。TE polarization fraction是指TE模式純粹度。若該值為100,則表示純TE模式,若該值為0,則表示TM模式。

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖11

在結果頁中的Mode Plot options中可以選擇想要查看的分量結果。

  1. 結果輸出

當求解完成后,關閉光場圖結果頁。展開FDE模塊樹可以右擊已算出的模式數據包,

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖12基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖13

選擇想要輸出的結果,比如電場圖E、磁場圖H、能量場P以及遠場圖farfield等

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖14

**輸出格式可以是圖片或者記事本文檔,建議輸出后者以便加工作圖

總結,該方法已經被成熟運用于相關論文本征模式光場的作圖與分析:

基于Lumerical Mode的典型波導腔面本征模式的光場圖計算的圖15

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