Photonics – Chinese

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FDTD如何观察圆偏振光下的电场结果

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    • 1996lhl
      Subscriber

      您好,据我所知,FDTD目前无法直接设置 圆偏振光,需要用两个线偏振光叠加。这倒也不耽误仿真和分析,但观看圆偏振光入射的结果时候,电场只能观看沿着x,y,z单独方向上的分量。无法直接观看圆偏振光结果,也无法直接算出偏振转化效率什么的。


      所以想问问各位,FDTD如何才能简单快捷的查看圆偏振光入射的结果呢?

    • Yi-Hao Chen
      Ansys Employee
      你可以利用grating_s_parameters分析組來進行分析,分析組的output裡面的S_polarization包含兩個偏振方向的S parameter。利用兩個偏振方向的S parameter就可以計算得出圓偏振的信息,包含轉化效率等。
    • 1996lhl
      Subscriber
      clear;

      Ex=pinch(getdata("monitor","Ex"));

      Ey=pinch(getdata("monitor","Ey"));

      E_LCP=0.5*(Ex-1i*Ey);

      T_LCP=abs(E_LCP);

      phi_LCP=angle(E_LCP);

      您好,谢谢回复,可不可以不使用S参数分析组来计算呢,我尝试了这样的代码,但是一直无法求得
    • Yi-Hao Chen
      Ansys Employee
      定義轉化效率時,考慮的是一個指定方向的電磁場傳播,因此需要使用grating projection來進行分析在遠場時指定傳播方向的S參數。直接從monitor提取的是近場的信息,而非電磁場傳播的信息。
    • tsinghuaby
      Subscriber
      同学,您好,想问下您这个问题解决了嘛?是否可以分享下解决方案呢?我最近也遇到了这个问题,一直没有得到解决
    • 1996lhl
      Subscriber
      您好,我也没有解决。具体方案你可以参考上面那位朋友的回复,也可以帮分享下这个帖子,希望官方能另辟蹊径,提供新的功能和办法。


    • tsinghuaby
      Subscriber
      好的,谢谢您的回复。
    • Yi-Hao Chen
      Ansys Employee
      Array
      我們是Ansys Lumerical的技術支持團隊,如上述回覆,圓偏振的分析可以利用grating_s_parameters分析組,在遠場計算圓偏振的信息。請問你使用grating_s_parameters分析組時有遇到困難嗎?
    • tsinghuaby
      Subscriber
      您好,感谢您的回复。我们使用grating_s_parameters分析組没有遇到困难,并成功提取到了S和S_polarization的信息,但是不知道如何去处理利用S_polarization中的信息来获得我们想要的圆偏振信息。
    • 1996lhl
      Subscriber
      您好,是的。由于之前观察结果都不使用分析组,所以遇到了很多问题,问题如下:
      1: 并未找到grating_s_parameters分析组,只找到advanced analysis下的s_parameters分析组。
      2:并未找到s_parameters的output选项,所以并未看到两个偏振下的结果
      3:使用s_parameters分析组时,请问光源该如何设置,因为此时并不是圆偏振光。
      4:我想用圆偏振光扫描超表面的unit cell,是否有可以分享的案例或者file,script
      谢谢~
    • Yi-Hao Chen
      Ansys Employee
      Array Array

      若軟件為最新版本,可以在advanced analysis找到Grating S parameters分析組,s_parameter應為舊版的分析組,但基本功能應該是一樣的。

      圓偏振光源的設置可以參考這篇文章說明,將圓偏振光源加在分析組外面,並將分析組內的光源amplitude設置為0。圓偏振信息的擷取,可以參考下面的script:

      S_pol = getresult("grating_s_parameters","S_polarization");

      S21_pol = S_pol.S21_Gn;

      Es = S21_pol(:,1);

      Ep = S21_pol(:,2);

      ER = (Ep+1i*Es)/2;

      EL = (Ep-1i*Es)/2;

      超表面的仿真可以參考這個範例,如需圓偏振的分析則一樣可以參考上述步驟。
    • tsinghuaby
      Subscriber
      好的,谢谢您的回复。
    • 1996lhl
      Subscriber
      您好,谢谢您的回复。通过尝试您提供的方法,感觉即将解决这个问题,但目前依然存在如下问题:
      1:我已升级到最新版本,2020R2.1, 对于Grating S parameters分析组,其显示” You are working on constructed objects and No changes can be saved“。 因此我仅在分析组外面加了另一个方向的偏振光(相位差90°)实现了圆偏振,这里问题倒不大,也算能用。与CST等软件相比,目前圆偏振光源设置没有问题。
      2:您所提供的代码”似乎“仅适用于对单个文件的仿真结果分析,因此对于我所想要的sweep结果,我参考了您提供的metalens的超表面例子,使用脚本尝试提取unit cell相位。
      我想和您确认下的是,圆偏振结果和案例中的不同之处,是应该把提取的相位信息进行圆偏振处理即可对吧(通过S21_pol = S_pol.S21_Gn; Es = S21_pol(:,1); Ep = S21_pol(:,2); ER = (Ep+1i*Es)/sqrt(2); EL = (Ep-1i*Es)/sqrt(2);)。但我觉得这里不应该是除以sqrt(2),应该是除以2. 这是第二个问题,不是很确定。
      3:目前我通过代码如下:
      Ex=pinch(Result_swp.Ex);
      Ey=pinch(Result_swp.Ey);
      Ez=pinch(Result_swp.Ez);
      E_LCP=0.5*(Ex-1i*Ez);
      E_RCP=0.5*(Ex+1i*Ez);
      T=sqrt(abs(E_LCP)^2+abs(E_RCP)^2);
      我已得到了我想要的结果。这里相位看上去没什么问题,但是T,转换效率和文献对不上,不知道转换效率应该如何计算。这是第三个问题
      4:目前来说扫描Unit cell是没什么大问题了,但是对于metalens的远场分析或者全息的仿真,结果提取依然存在很多问题。
      希望贵司能加入圆偏振光和圆偏振结果的功能像CST,COMSOL等软件一样,不知可否帮建议一下。
    • Yi-Hao Chen
      Ansys Employee
      Array

      以下我嘗試依序回答你的問題:

      目前的最新版本是2021 R1.3,不知道你是透過哪個網頁取得更新的呢?另外,如果你想要改變分析組裡面的設置,比如光源強度,可以在分析組中的setup script裡面進行修改。

      原本的script是用在不同數目的光源上,而當使用兩個光源時,的確是除以2,我已將原本script進行修改。建議進行相關計算時,可以參考文章中有關nomalizarion的討論。

      轉換效率有可能是分別針對LCP以及RCP,而非兩個加總,建議你可以查看文獻中轉換效率的定義,看是否與你的相同。

      謝謝你的建議,如果有特定的功能需求,歡迎直接在Lumerical Ideas Exchange上提出: https://ix.lumerical.com/
    • 1996lhl
      Subscriber
      好的,谢谢您的回复和一直的帮助。
    • 赤之流萤
      Subscriber

      您好,谢谢您的回复。通过尝试您提供的方法,感觉即将解决这个问题,但目前依然存在如下问题:

      1:我已升级到最新版本,2020R2.1, 对于Grating S parameters分析组,其显示” You are working on constructed objects and No changes can be saved“。 因此我仅在分析组外面加了另一个方向的偏振光(相位差90°)实现了圆偏振,这里问题倒不大,也算能用。与CST等软件相比,目前圆偏振光源设置没有问题。

      2:您所提供的代码”似乎“仅适用于对单个文件的仿真结果分析,因此对于我所想要的sweep结果,我参考了您提供的metalens的超表面例子,使用脚本尝试提取unit cell相位。

      我想和您确认下的是,圆偏振结果和案例中的不同之处,是应该把提取的相位信息进行圆偏振处理即可对吧(通过S21_pol = S_pol.S21_Gn; Es = S21_pol(:,1); Ep = S21_pol(:,2); ER = (Ep+1i*Es)/sqrt(2); EL = (Ep-1i*Es)/sqrt(2);)。但我觉得这里不应该是除以sqrt(2),应该是除以2. 这是第二个问题,不是很确定。

      3:目前我通过代码如下:

      Ex=pinch(Result_swp.Ex);

      Ey=pinch(Result_swp.Ey);

      Ez=pinch(Result_swp.Ez);

      E_LCP=0.5*(Ex-1i*Ez);

      E_RCP=0.5*(Ex+1i*Ez);

      T=sqrt(abs(E_LCP)^2+abs(E_RCP)^2);

      我已得到了我想要的结果。这里相位看上去没什么问题,但是T,转换效率和文献对不上,不知道转换效率应该如何计算。这是第三个问题

      4:目前来说扫描Unit cell是没什么大问题了,但是对于metalens的远场分析或者全息的仿真,结果提取依然存在很多问题。

      希望贵司能加入圆偏振光和圆偏振结果的功能像CST,COMSOL等软件一样,不知可否帮建议一下。

      https://forum.ansys.com/discussion/comment/116744#Comment_116744

      您好,我想请问您是否实现了FDTD在全息上的复现?我在基于瑞利-索末菲衍射角谱传递函数的GS算法,将一张图片算出了它指定衍射距离z为5-10um的目标位相全息图,但是代入FDTD基于几何位相相位调控的衍射元件,在指定距离z的监视器上却无法观测到衍射效果,请问您这边是否解决了这个问题?具体思路能大概说一下嘛?
      z为衍射距离
      wll是衍射波长
      pixx是结构周期(衍射采样单元)
      Nl是采样数量(40*40的衍射元件)
      FDTD边界用的是PML
      大角度
      以上是我用的一些参数


    • Yi-Hao Chen
      Ansys Employee
      @赤之流萤 直接由FDTD得到的應是實際的結果,因此若與你根據理論計算出的結果不合,可能需要檢查該理論需要的假設是否成立,以及FDTD的設置是否正確。在下面的範例中,我們介紹了如何使用FDTD的近場結果投射到任意距離的平面上之方法,或許你可以參考。

    • wuqi
      Subscriber
      您好,已经求得圆偏振电场分布 ER = (Ep+1i*Es)/2;EL = (Ep-1i*Es)/2; 如何求得各自圆偏振分量的透过率呢?? 透过率是平均值吧!
    • Zheng Zhou
      Ansys Employee
      您好,麻烦请重新发一个新帖
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