Photonics – Chinese

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mesh override能否粗化网格,降低一部分区域的仿真精度(FDTD)

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    • 18205091986
      Subscriber

      老师您好!我的结构是一个深度较大的单沟槽结构,光源采用的是NA光源(波长范围为1275nm~1375nm),由于我只关心沟槽区域对入射光的调制,那么为了缩短仿真时间,我是否可以对沟槽附近以外的区域加上三维的mesh(采用更粗的网格)?我的沟槽深度是10um、沟槽宽度2um,采用的网格精度为3,以下是我加入mesh的示例图:

    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      八分之一光源最短波长是可以的,比精度1 的网格还细一些,参见 Ansys Insight: 用于设置Mesh accuracy对应多大的网格尺寸

      注意是考虑折射率以后的波长啊。

      另外,既然深孔部分都用粗网格,而且这里才是光与物质相互作用的主场,那背景网格就没有必要用精度3 了,用精度1 就可以。

      当然,使用粗网格意味着精度降低,因此不能指望很高的精度了,比如近场看很粗糙。

      精度和仿真时间(效率)是一对矛盾,需要取舍,折衷。

    • 18205091986
      Subscriber
      感谢老师的回答,我深孔部分并没有加粗网格,仍然用的背景网格精度3,我是在除了深孔区域的其他结构区域添加了mesh粗网格,我使用的材料是硅,光源波段在1.275-1.375um之间,考虑到硅材料的折射率为3.5左右,因此我的最短波长约为0.3643um。在这种情况下,如果我将背景网格精度设置为3,将mesh粗网格的maximum mesh step都设置为0.15um左右,这样是否能够使深孔区域的近场仿真结果较精确的同时,有效降低仿真精度呢?


    • Guilin Sun
      Ansys Employee
      最短波长约为0.3643um,将mesh粗网格的maximum mesh step都设置为0.15um左右,这精度也太低了!对最终结果一定有影响。软件用精度1 是有道理的,再不济你也要同每个波长4个网格,否则结果精度难以预测。
      你可以将光源下移,减小仿真区。
      你用周期边界但是用高斯光影?有什么原因吗?一般周期比较需要与平面波同时使用,除非这个周期之大,使得结果不受周期间的相互作用。
      看来这个仿真还有不少挑战,你需要斟酌,是降低精度还是换一个高性能计算机。
    • 18205091986
      Subscriber
      老师,考虑到我结构和光源的对称性,为了降低仿真时间,我这里采用的是对称反对称边界条件
    • 18205091986
      Subscriber
      老师您好,因为我需要以光源焦面为中心上下移动结构以得到不同的近场结果,因此没办法将光源设置在离结构比较近的位置。我重新设置了一下,将背景网格精度仍然设置为3,在我的结构上分别加入四个mesh粗网格(上下左右),mesh粗网格的maximum mesh step为0.07um,约为五分之一最短波长,如下图所示,不知道这样是否可行?另外我还有一个问题是,我是否可以直接改变光源输入面到光源焦面的距离(distance from focus)来模拟我直接上下移动结构的过程?改变distance from focus这个参数是否意味着我的光源已经完全不一样了?


    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      两边都是反对称边界那就是周期性边界!

      你只能使用Min那边对称性边界Max那边PML,否则你仿真的就是周期结构!

      “背景网格精度仍然设置为3”,你没有看我之前给你的链接啊! 这是对应介质内波长的14分之一的网格尺寸! 五分之一波长可以得到较低精度的结果,网格问题就将到此为止。

      可以直接改变光源输入面到光源焦面的距离(distance from focus),参见Ansys Insight: FDTD 初学者:高斯光源问题

      给你的建议和链接要认真考虑和阅读。

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