2 layer radiation plot

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To help us solve your issue as quickly as possible, please provide the following information:

1. What device are you trying to simulate? Include diagrams if available.
2Layer 에 대한 시뮬레이션을 하려고 합니다.

2. What results are you trying to obtain? Be as specific as possible.
본 논문과 같은 결과를 얻으려고 합니다.
Internal dynamics of multilevel atoms near a vacuum-dielectric interface

3. Description of the problem or issue.

  1. Air layer 를 background로 적용한 경우 : 1.5 영역의 far-field의 radiation pattern이 정확하게 나옴
  2. Air layer를 rectangle로 실제 구조를 그려 적용한 경우 : air 영역의 far-field radiation pattern이 정확하게 나오고 반대로 1.5 영역의 far-field pattern이 multi-field형식으로 나타남.

본 문제를 해결하고 싶습니다.

4. Lumerical product and software version.
Lumerical version은 2020a입니다.

5. Please attach your simulation files, including any logs.
dipole test.fsp (1.9 MB)

현재 시뮬레이션 설정에 다음과 같은 문제점들이 있습니다.

  1. Simulation dimension: 논문에서는 3D 에서 half-space 가 dielectric 으로 차 있을 때, 그 표면에 dielectric 의 radiation 특성을 계산하였습니다. 하지만, 시뮬레이션 파일에서는 2D 시뮬레이션을 하였으므로 구조물 및 field 가 z-방향으로는 uniform 한 것을 가정하고 있으므로 논문의 상황과는 전혀 다른 것을 시뮬레이션하고 있습니다. 따라서, 시뮬레이션도 3D 에서 해 줄 필요가 있습니다.
  2. Source position: FDTD 에서 source 의 injection 영역 (회색 영역) 은 homogeneous 한 영역에 배치되어야 합니다. Source 의 injection 영역이 inhomogeneous 한 영역에 있으면 정확한 source injection 이 되지 않습니다. 따라서, z = 0 지점에 source 를 배치하지 말고 source injection 영역이 vacuum/dielectric 의 interface 를 포함하지 않도록 떨어뜨려서 시뮬레이션을 하여야 합니다.
  3. Monitor position: Farfield projection 을 하는 monitor 는 homogeneous 한 영역에 있어야 합니다. “x1” 과 “x2” monitor 는 현재 index 가 다른 영역에 걸쳐져 있는데 이는 옳은 설정이 아닙니다.
    https://support.lumerical.com/hc/en-us/articles/360034914713-Far-field-projections#toc_2
    Vacuum / Dielectric 두 영역으로의 두 반구상에서의 farfield 를 제대로 얻기 위해서는 사용중인 analysis group 을 다음과 같이 수정할 필요가 있습니다.
    Vacuum 영역으로의 farfield 를 구하려면 (3D 시뮬레이션에서) 첨부한 수정된 시뮬레이션 파일( dipole test - R1.fsp (301.7 KB) )에서처럼 5개의 2d monitors 를 이용해 dipole 을 감싸되 dielectric 영역으로는 monitor 가 확장되지 않도록 지정을 하여야 합니다.
    그리고, 이들 각각의 모니터로부터 farfield (complex E-field) 를 구하고 이들을 모두 farfieldexact 명령어를 이용해 coherent 하게 더하여 주면 됩니다. “scat_ff” 개체의 analysis script 를 살펴보면 어떻게 사용을 했는 지 확인을 할 수 있습니다.

이와는 별개로, 시뮬레이션 영역을 필요 이상으로 크게 잡아주었는데, projection 하고자 하는 방향으로 진행하는 nearfield 를 모두 capture 해 줄 수 있다면, box monitor 를 작게 잡아주고 시뮬레이션 영역을 줄여주는 것이 더 좋습니다.

위의 사항을 참고로 진행해 보시고 추가로 도움이 필요하면 알려주시기 바랍니다.

안녕하세요. 한양대 황주일입니다.
1D photonic crystal slab을 시뮬레이션 테스트하고 있습니다.
서로 다른 두 photonic crystal을 붙인 케이스입니다.
Comsol로 시뮬레이션 시, 아래와 같은 가운데에 필드가 분포가 되어야하는 데,
Lumerical 분석 시, 두번째 그림과 같이 가운데 외에도 필드가 분포합니다.
확인을 위한 MODE solution 파일도 같이 첨부해드립니다.
검토부탁드립니다.
감사합니다.

2020년 7월 27일 (월) 오전 5:58, Shin-Sung Support Kim via Lumerical Knowledge Exchange <lumerical@discoursemail.com>님이 작성:

slab photonic crystal test.lms (521 KB)

처음 올린 질문과는 전혀 다른 질문을 이전 게시물에 이어서 올리셨는데, 차후에는 다른 성격의 질문은 새로운 게시물로 올려주시기 바랍니다.

어떤 두 시뮬레이션 결과를 비교하는 것이 의미가 있으려면, 각각의 시뮬레이션에서 모든 설정을 동일하게 했는 지를 확인할 필요가 있습니다. COMSOL 에서 구체적으로 어떤 설정을 했는 지 알 수는 없지만, 공유하신 시뮬레이션 설정에서 한가지 주목할 점은 x-방향으로 boundary condition 이 periodic 으로 되어 있다는 점입니다. 이것이 의미하는 것은 주어진 2D 단면이 support 하는 mode (이 모드는 z-방향으로 진행하는 mode 입니다.) 는 단면의 구조물이 x-방향으로 무한히 반복된 구조에서의 mode 입니다. 만약, 시뮬레이션 영역의 구조만으로 인한 mode 를 계산하고자 한다면 x-boundary 를 모두 pml 로 하여야 합니다.

이와는 별개로, 실제 구하고자 하는 것이 이 단면에서 z-방향으로 파가 진행한다고 할 때 support 하는 mode 라면 지금과 같은 설정이 의미가 있지만, 만약, x-방향으로 field 가 진행하는 것을 보고자 한다면 FDE 를 사용할 것이 아니라 varFDTD 나 FDTD 를 사용하는 것이 바람직합니다.