基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器

 本教程基于Lumerical FDTD模塊,闡述如何構建布拉格光柵濾波器,實現特定波段的光波的導通或截止,并計算濾波器帶寬。

一、建立布拉格光柵波導結構

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖1基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖2

二、設置FDTD計算區域

根據光柵尺度調整FDTD區域大小。

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖3

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖4

**著重關注上圖FDTD計算邊界的定義,由于驗證傳播方向兩側對稱,可以設置Y軸方向對稱邊界條件,節省仿真時間。將方框中√去掉。將PML設置類型下拉框選擇為第一類型。

三、添加模式光源

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖5

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖6

重點關注紅色框中的光源設置。根據結構和光源傳播方向設置注入模式光源的方向和模式類別。這里以基礎TE模式為例。注意右側可以提前描繪模式光的場圖,確認場信息。

四、添加透射率反射率監控板和時間監控點。

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖7

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖8

注意時間監控點分布在光柵首末位置,分別監控流入流出的場強。

五、添加Q因子解析組

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖9

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖10

利用腳本語言編輯各監控板和監控點監測到的數據根據物理模型計算濾波器的帶寬,震蕩周期,反射譜線,透射譜線等。

六、結果可視化輸出

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖11

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖12

光源波包

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖13

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖14

各共振模式震蕩周期圖

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖15

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖16

濾波器帶寬

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖17

基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖18

反射譜

總結:以上闡述了基于Lumerical軟件FDTD模塊計算典型布拉格光柵濾波器的創建和仿真。利用Q因子腳本語言處理各監控板和監控點仿真得到的場數據,可以實現測量該濾波器的帶寬大小,和透射反射譜線等。該方法為光柵濾波器和光纖濾波器研究工作者提供了便捷的途徑。

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基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖19基于Lumerical構建布拉格光柵濾波器的圖20

 

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