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fdtd內置有平面光，高斯光，模式光，全場散射光，這些足夠滿足大部分情況。但是在一些特殊情況中，需要在fdtd中自定義光源，比如，在fdtd中入射一個渦旋光，徑向/角向偏振光等等，這個時候就需要編寫一些代碼將光源導入到FDTD中。下面是我簡簡單單在FDTD中仿真的一個渦旋光的傳播。

如下圖，作者制作了一排鋯硅納米柱，在其中摻雜熒光染料，隨后用顯微鏡聚焦渦旋光在納米柱一側，觀察到熒光分子被激活且熒光向著一側單向輻射。有兩點需要說明，第一個作者在仿真中使用的是偶極子光來近似等效聚焦渦旋光，第二點是作者的實驗現象我覺得也并不明顯是單向輻射，盡管他的仿真很明顯。

圖3 結構樹以及建模效果 掃描設計結構掃描個性化編碼，設置好掃描數量和范圍，仿真后形成下列仿真好的文件（需要經過一些仿真時間）。圖4 掃描腳本以及生成的仿真結果 散射光場、效率曲線首先，基于第二節的仿真結果，選取特定球殼半徑以及波長序號，生成光場圖，見下圖效果。

在之前的一篇帖子中，介紹了用comsol仿真線偏振平面光，圓偏振平面光，橢圓偏振平面光。這些都是本科階段接觸到的光源，它們有一個特點，就是它們的波前是平面的。到了研究生階段，就會接觸到一些特殊的光源，比如渦旋光和矢量光。

comsol仿真高斯光經過渦旋板變成渦旋光，其中渦旋板的建模要動點腦子comsol模型在下面的付費內容中

在設計原理上，通過幾何相位(PB相位)結合傳播相位聯合調控，利用二氧化鈦(TiO2)納米柱陣列對圓偏振入射光進行相位延遲，構建滿足螺旋相位因子的梯度相位分布(l為拓撲荷數，為方位角)。設計中采用FDTD全波仿真，優化納米柱尺寸，實現0-2π連續相位覆蓋及高透射效率(>80%)。

spm_id_from=333.999.0.0</a>&nbsp;），介紹了使用背景場仿真線偏振，圓偏振，橢圓偏振在真空中的傳播。

關鍵詞：MATLAB，FDTD，圓艾里光束，光束設計，光學力圓艾里光束是一種具有獨特物理特性的矢量光束，具備非衍射、自加速及相位自愈等顯著優勢，在微納顆粒操控、生物醫學檢測、光鑷技術及微納器件制備領域應用潛力突出。本設計運用 MATLAB對光場設計，FDTD光場建模獲得光場平面，并添加微納顆粒，在不同傳播平面測量顆粒光學力分布以及光勢阱。

在上一篇文章中，展示了了使用FDTD自定義光源，并舉例一個渦旋光的傳播仿真。那么，其實FDTD中也可以自定幾何形貌，下面展示下隨機分布的納米團簇。1，鋪在基板上的金納米錐團簇，排列可以按照TEM圖來2，隨機分布的任意大小，不同形貌的金納米顆粒3，超表面結構

電磁波的任意波長以任意角度都能在PML層當中傳播，但振幅由于PML吸收而不斷衰減。如下圖所示，此時PML層分為周圍四個邊以及四個頂角八個區域，按圖中所示構建參數，可以使得相鄰的PML區域沒有反射。 實際計算當中，PML層也不可能無限厚度，依然在最外層采用理想電導體截斷。電磁波經過PML層后會被PEC邊界完全反射回來，重新經過PML吸收并最終進入FDTD仿真區域。

不同衍射級次光斑和相位分布總結本案例完整展示了利用二維叉形光柵高效生成渦旋光陣列的仿真設計與分析方法，為渦旋光束的靈活調控與應用研究提供了切實可行的技術方案。在VirtualLab Fusion平臺中，通過可編程透過率函數構建二維叉形光柵相位結構，成功將波長為532 nm、束腰直徑為200μm的高斯光束轉換為攜帶軌道角動量的渦旋光束陣列。

注 2：超構表面是一種具有橫向亞波長尺度的微納光學器件，可以在不到一個光學波長的結構層上實現全 2π 相位的精確控制，從而實現對光波相位、偏振方式、傳播方向等特性的靈活有效調控。

該光場的gif動畫如下所示：傳播場的波前清楚地顯示向內彎曲，表明光的聚焦，正如具有球面相位掩膜的透鏡所預期的那樣。運行腳本文件fdtd_full_lens_plot_field.lsf的“第2部分”。沿傳播軸(Z)的遠場投影表明，超透鏡的焦距約為81.4 um，焦平面處光束的FWHM（半高全寬）約為2.4 um。計算出的焦距與100 um的目標值有些偏離。

本文介紹了一種用于光子集成電路光纖-波導耦合系統的多尺度仿真工作流程。光與光柵耦合器在微觀上的相互作用使用 Ansys Lumerical 進行仿真，而 Ansys Zemax OpticStudio 則用于宏觀傳播和公差分析。此示例的工作流由四個步驟組成。前兩個步驟模擬了光從光柵耦合器傳播到光纖（“出”方向），而后兩個步驟模擬了光從光纖傳播到光柵耦合器（“入”方向）。

RCWA的光場結果也顯示出與 FDTD 的良好匹配：在以上內容中，我們主要討論具體步驟的前兩個部分：在OpticStudio內定義目標相位分布以及如何進行元原子仿真(基于FDTD或RCWA算法的高度和半徑掃描)。

這種方法對與2D的聚焦超透鏡尚且可用，但對于3D超透鏡或者更為復雜功能的超透鏡來說，僅通過自己手動尋找的方法會大大增加建模的時間，如圖2所示為3D的聚焦超透鏡相位圖和渦旋超透鏡相位圖（這兩張相位圖也是直接通過FDTD腳本進行計算和輸出的）。

增加 k 矢量的數量可以提高計算精度，但代價是仿真時間的增加。隨后，對每個區段的求解結果進行雙向傳播，以計算整個器件的 S 矩陣。一旦 S 矩陣計算完成，即可將入射平面波的光通過該結構進行傳播。由于幾何結構的周期性，入射平面波會被衍射成一組有限數量的平面波，這些平面波稱為“光柵級次”。

16、 用matlab打開“Scattering_of_nanorod.m”，如下圖點擊紅框中的“運行”，即可得到解析計算的散射截面，與FDTD仿真的曲線完全一致。

2.2FDTD仿真方法與結構設計研究采用3D時域有限差分（FDTD）電磁仿真技術（Ansys Lumerical FDTD模擬套件）作為主要研究工具，該方法能夠精確求解麥克斯韋方程組，捕捉亞波長尺度的電磁場分布，特別適合處理多層薄膜結構中的光干涉和外耦合效率。

光電探測器樣光傳播方向（Y）的截面 監視器1中的光場分布（YZ方向） 在得到光場后，軟件內置的分析腳本將自動的計算出光產生速率，同時會根據光生成率在光傳播方向（y）上的平均值生成一個文件，此文件將在CHARGE中用于電學仿真。 光生成速率的平均值示意圖 產生速率分析還基于輸入功率和器件體積來計算光電探測器的響應度。