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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。

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。

本課程是為光學工程師與光學科研人員所設計，涵蓋以下內容：· 核心光學原理介紹· 熟悉 Lumerical FDTD 用戶界面· 學會 FDTD 仿真流程· 了解掃描、優化等 Lumerical 特色功能· 學會基礎的腳本編寫與使用· 了解 Lumerical FDTD 各種細節設置與相應的物理含義 課前須知a.需提前安裝好 Lumerical軟件

Lumerical FDTD軟件求解器件的光學性質變化，證明電光開關的可行性。

本例說明了通過一束更短的泵浦光對種子光進行拉曼放大的過程。泵浦光波長為1.06u，種子光的波長是1.54u。泵浦光和種子光都有畸變，種子光穿過一個空間濾波器，去除其他光束的干擾。種子光和泵浦光結合后穿過一個拉曼增益器，放大器衰減泵浦光同時將種子光放大。在這個模型中，泵浦光的任何相位都沒有附加到種子光上。泵浦光和種子光的光強分布反映了光闌邊緣的衍射效應以及光束中的偏差。

prop 100mult 2 .5 beams/on 1 2 # 泵浦光、種子光同時傳輸到拉曼增益器cc ** Joint pathcenergyraman 1 2 100. .005 # 拉曼增益器設置energytitle depleted pump beamc #如圖6, 泵浦光經過拉曼增益器后的衰減光強分布

prop 100mult 2 .5 beams/on 1 2 # 泵浦光、種子光同時傳輸到拉曼增益器cc ** Joint pathcenergyraman 1 2 100. .005 # 拉曼增益器設置energytitle depleted pump beamc #如圖6, 泵浦光經過拉曼增益器后的衰減光強分布

圖0.拉曼放大示意圖 案例：拉曼放大案例 圖1.初始泵浦光光強分布 圖2.帶隨機畸變的初始泵浦光相位分布 圖3.初始種子光光強分布 圖4.帶隨機畸變的初始種子光相位分布 圖5.泵浦光經過拉曼增益器后衰減的光強分布 圖6.種子光放大之后的光強分布

本例說明了通過一束更短的泵浦光對種子光進行拉曼放大的過程。泵浦光波長為1.06u，種子光的波長是1.54u。泵浦光和種子光都有畸變，種子光穿過一個空間濾波器，去除其他光束的干擾。種子光和泵浦光結合后穿過一個拉曼增益器，放大器衰減泵浦光同時將種子光放大。在這個模型中，泵浦光的任何相位都沒有附加到種子光上。泵浦光和種子光的光強分布反映了光闌邊緣的衍射效應以及光束中的偏差。

引言本文將介紹一些可用于提升仿真性能的簡單策略。這些基本策略可能需要一些測試和預先思考，但它們簡單易行，對于大規模任務、多參數掃描和各種優化方案都大有裨益。注意：本文內容僅適用于在CPU上運行的FDTD仿真。更高效的仿真1.改進仿真設置這意味著通過調整網格大小（在確保得到合理結果的前提下盡可能增大Δx）、利用現有的對稱性或減少監視器收集的數據量來降低仿真要求。

Ansys Lumerical FDTD 軟件，模擬與不同情況相對應的各種組成材料和背景材料設置 Ansys Lumerical FDTD 實現準確模擬超構光學透鏡 Ansys Lumerical FDTD 實現與 Ansys Zemax 軟件交互集成，可以進行仿真數據互傳 利用 Ansys Lumerical FDTD

原理有一束頻率為ωp的泵浦光和一束頻率為ωs的斯托克斯光(或稱之為信號光)一起注入到光纖中，兩束光在光纖中傳輸的同時，泵浦光的一部分能量將會通過受激拉曼散射效應對斯托克斯進行放大，這表現為對斯托克斯光的拉曼增益。 2. 仿真過程2.1設置全局參數 2.2搭建光路 整體光路 3.

二、FDTD建模1.形成合適的圓艾里光束后，運行腳本“1 圓艾里光場參數設計”，進行光場參數的后續設計，如偏振態、顆粒尺寸等。 2.接著運行腳本“2 圓艾里光場”，以建立仿真環境。會隨第一步的參數進行深入設置。運行后會直接開始仿真。 3.形成的結構會記錄三維光場信息，便于后續光學力仿真。

2.仿真過程 2.1設置全局參數2.2搭建光路整體光路3.設置元件參數3.1 設置泵浦光，頻率為192.793THz，功率為50dBm。3.2 設置信號光，頻率為182.793THz，功率為-99dBm。3.3 設置光纖參數 光纖長度0.2km。色散參數設置。

我們可以在仿真軟件中進行建模仿真， 如下圖所示。根據麥克斯韋方程組及FDTD求解算法，仿真空間具有邊界條件，介質分布將在網格中呈現，添加的光源可以位于空間內的任意位置。 運行仿真后，可以實現對光學現象的可視化，觀測光波的傳輸進程，并記錄仿真空間內的電磁場分布。

對于衍射光柵，下面會先用較少的入射光條件，分別對RCWA方法與FDTD方法流程做一個介紹，并說明設定的區別與結果比較。 衍射光柵（RCWA方法） 在 LSWM 中，FSP檔案只需要幾何對象和FDTD仿真區域，其中RCWA求解的x和y范圍（相當于光柵周期）將從FDTD仿真區域定義。

下圖顯示了更高精度 FDTD 仿真的橫截面。FDTD 與理論結果之間的一致性顯然要好得多。此外，較小的網格會產生更高分辨率的場輪廓，從而更好地解析金屬界面附近的場。

原理有一束頻率為ωp的泵浦光和一束頻率為ωs的斯托克斯光(或稱之為信號光)一起注入到光纖中，兩束光在光纖中傳輸的同時，泵浦光的一部分能量將會通過受激拉曼散射效應對斯托克斯進行放大，這表現為對斯托克斯光的拉曼增益。2. 仿真過程2.1設置全局參數2.2搭建光路整體光路3.

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。

專題二課程通過FDTD仿真實例以及論文模擬復現的形式，帶大家使用FDTD Solutions及相關軟件構建數值建模研究的方法。多個場景案例的應用講解，學習借助FDTD在超構表面設計、超構透鏡設計、納米結構的光學特性研究、波導結構設計等多個方向的研究。 詳情請看：軟研科技微信號：XIE-Tloml