2.2 Ansys Lumerical FDTD/RCWA：亞波長光柵設(shè)計
聚焦納米級表面浮雕光柵仿真建模，是衍射波導(dǎo)核心器件設(shè)計關(guān)鍵：
采用嚴(yán)格耦合波分析（RCWA）與時域有限差分（FDTD）求解器，建模輸入、輸出耦合光柵衍射特性；
優(yōu)化光柵核心參數(shù)，適配530nm基準(zhǔn)波長、1.52折射率波導(dǎo)材料；
導(dǎo)出JSON光柵數(shù)據(jù)文件與.sop插件文件，以表面屬性形式接入Speos
同樣在這個鏡像案例中，與 Zygo 結(jié)果相比，波前映射似乎是倒置的，但是由于 OpticStudio 中的波前誤差定義，使用主光線和光瞳光線之間的光程差，這種倒置是意料之中的。
根據(jù)這個凹面鏡的實驗，我們可以得出結(jié)論，OpticStudio 生成了 YYY.DAT 數(shù)據(jù)文件可以直接附加到表面模型，但是為了在繪圖上正確渲染數(shù)據(jù)，鏡面需要繞 Z 軸旋轉(zhuǎn) 180 度。
5月12日 | Ansys Lumerical FDTD基礎(chǔ)培訓(xùn)
簡介： Ansys Lumerical FDTD是一款業(yè)界公認(rèn)的光子學(xué)仿真軟件，可用于設(shè)計、分析和優(yōu)化微納光子器件。基于高性能求解二維/三維麥克斯韋方程，它能夠精準(zhǔn)地分析微納尺寸器件或亞波長結(jié)構(gòu)與電磁波的互相作用。本次培訓(xùn)將涵蓋軟件的基礎(chǔ)知識，包括軟件界面、建模、仿真流程、結(jié)果處理等核心功能。
TE模和TM模在傳播過程中均由電磁場的方向定義。電磁場是在給定時間指向特定方向的矢量。在TE模下，電場與波傳播方向（水平或垂直）是垂直（呈橫向）的。在TM模下，磁場與傳播方向是呈橫向的。光學(xué)波導(dǎo)可以使用準(zhǔn)TE模（quasi-TE）和準(zhǔn)TM模（quasi-TM），這是對TE模或TM模的近似，其與微波或無線電波傳播中的TE/TM模不同。
此效應(yīng)來自公式1中的正弦波，必須通過將探測器上的位置重新映射到相應(yīng)的波長來解決光譜儀中的這個影響。
我們可以在OpticStudio中通過掃描光譜儀帶寬的波長并記錄光線在探測器上的位置，來計算映射函數(shù)（重映射函數(shù)的逆函數(shù)）。另一種有效的解決方法就是使用Zemax編程語言(Zemax Programming Language，ZPL)宏。
無線電波振幅、相位、頻率和波長
無線電波是一種高頻電磁輻射，其波形是正弦波，在大約3 KHz至3,000 GHz的帶寬范圍內(nèi)振蕩。此圖顯示了無線電波的基本特征：
波長是波在一個周期內(nèi)傳播的距離。幅度是波的最大值，而相位是每個波的峰值之間的差值，或者說是它們的時間延遲。相控陣列天線的頻率通常是恒定的，只有微小的變化，但每個天線的相位和振幅都可以發(fā)生變化。
3.應(yīng)用范圍：常用材料為Si， Ansys Lumerical中的相關(guān)案例為：Traveling Wave Mach-Zehnder Modulator（相關(guān)鏈接：https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360042328774-Traveling-Wave-Mach-Zehnder-Modulator）
圖8：行波馬赫-曾德爾調(diào)制器
仿真驗證：FDTD方法揭示光學(xué)性能
為精準(zhǔn)評估濾波器性能，研究采用時域有限差分法（FDTD）進(jìn)行仿真，選用Ansys Lumerical FDTD solver。FDTD是求解麥克斯韋方程組的強(qiáng)大工具，能在時間和空間域中精確模擬電磁波與結(jié)構(gòu)化材料的相互作用，其核心是基于Yee算法對麥克斯韋旋度方程進(jìn)行離散化迭代求解。
Ansys Lumerical軟件試用申請，歡迎聯(lián)系深圳市摩爾芯創(chuàng)。
參考文獻(xiàn)
1.J. Zhao, Y. Wang, X. Gao, et al. “ An Ultra-Efficient Integrated Plasmonic Lithium Niobate Electro-Optic Mach-Zehnder Modulator.”
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