Photonics – Chinese

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visualize中的farfield,代码farfield2d,以及grating的使用问题

    • xuanlunhuang20
      Subscriber

      你好,我仿真了自己的一个2d超表面结构,在计算远场farfield时发现了下面一些问题,可否帮忙解答一下。

      1.      monitor右键的farfield得出的E2和使用代码的farfield2d得出的结果不一样,差别很大:

      右键visualize->farfield得出的结果:


      script使用farfield2d得出的结果(采样点为1e4+1个):


      是否是因为visualize中采样点太少,因为我尝试使用farfield2d在采样点为1e3个时,结果就与visualize一样了。那如果在使用visualize的时候,怎么确保得出的结果是正确的呢?

       

      2.      代码Farfield2dfarfieldexact2d1m处的分布也会有不同:

      我用farfieldexact2d计算y=1m处的E2=Ex^2+Ey^2+Ez^2,成像范围x-1m1m,采样点为1e4+1,得出的结果:


      而用farfield2d的结果为:


      其中,能量的最高值会有不同,且每个衍射级次的能量也会稍微不同,这是什么原因呢?

       

      3.      Gratingfarfield2d的对比:

      我又尝试使用gratingfarfield2d的对比,发现grating得出的结果和farfield2d1e4+1个采样点时,结果是比较接近的,而且grating不用设置采样点resolution。所以在这种情况下,计算远场时是否可以用grating代替farfield2d?什么情况下farfield2dgrating更正确呢?

    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      你仿真的是一个单元还是整个透镜?我估计应该是单个ELement 用平面波加周期边界是吧?如果是周期的,应该用光栅分析,其它的都是近似估计。你的结果再次证明了我在培训时讲的,一般Far field计算选取的点数要合适,不合适的话结果不一定正确。但是多少为合适,很难说,一般单个独立非周期的结果不需要很多点,而对周期的情况Visualizer比较复杂,结果只能做参考,正确的做法是用光栅分析。

      • xuanlunhuang20
        Subscriber

        好噢谢谢解答,我仿真的是整个透镜,一个单元周期590nm,共3001个单元,透镜总大小约2mm,光源用的是高斯光,边界条件用的pml。

        对于问题1,我在farfield2d中使用过1e3,5e3,1e4个点,结果都不一样,其中1e4结果应该是正确的,和matlab计算的比较接近。那下次我使用时会比较不同点再进行选择。

        关于问题2,farfieldexact2d和farfield2d也会有差别吗?

        关于问题3,那如果我远场分布是图案,例如tophat分布,而不是这种衍射级次,也可以使用grating吗,这种情况farfield2d是否更适合?

         

    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      关于问题2,farfieldexact2d和farfield2d也会有差别吗?

      A:前者是在直角坐标系,后者是在球坐标系。如果参数一样,结果应该一样。不过你需要给出球面坐标上的XYZ点,恐怕没有必要。

      关于问题3,那如果我远场分布是图案,例如tophat分布,而不是这种衍射级次,也可以使用grating吗,这种情况farfield2d是否更适合?

      A: 因为这个结构是有限周期,有衍射级但是每个衍射斑有一定的角宽度,而理想无限周期用光栅分析没有角宽度是Delta函数。

      严格说应该用arfield2d。当然如果本身含的单元数足够多而且周期不变,可以仿真一个单元用光栅分析。如果仿真整个结构再用光栅分析,因为周期很多,应该也可以。特别是根据你的结果,应该是可以的,只是强度不一定准确。

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