关于EME仿真不连续波导结构的问题

我想要用EME仿真subwavelength grating的结构,其中选取了部分结构,但是出来的结果与理论不同(应接近于1),且随着Metal边界增大,结果不规律变化,想请问老师,EME是否不适用于非连续波导结构

EME.lsf (5.9 KB)

文件不全没法测试。请按照模板提问: 请大家发帖前按照系统提供的模板描述问题

非波导的确不是很合适。模式个数选择很重要,太少和太多都有问题,请见其工作原理 The modal decomposition of electromagnetic fields into a basis set of eigenmodes
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根据切向分量连续求解的.所以模式个数不合适问题就比较多. 如果一定要用EME仿真也是可以的,只是需要多次试验: 固定仿真区大小修改模式个数试一下吧.

好的,谢谢老师。
还有些问题想请教一下:
1、仿真区大小是不是对结果影响很大?比如这个波导截面是280 nm * 220 nm,我设置的EME区域截面尝试了 33~77 μm,得到的结果相差很大。
2、另外我尝试的模式达到了500 modes,mode convergence也在300~500 mode段基本平稳,但是结果还是不对,是不是还要增加modes?

A1:当所有模式分布没有被截断时,仿真区大小对结果影响很小甚至没有影响.你的结果收到了影响,我估计是网格设置是固定点数而不是指定的尺寸.

A2:前面说了,模式多不一定代表精度高,这是有其算法特点决定的.

一般我建议先用较粗的网格较少的模式,然后再逐步增加模式个数.其次,如果对器件的物理原理和模式发展过程有较深的理解的话,可能有助于你的设置.

谢谢老师,关于模式截断的问题,因为结构假设y方向无穷大,且无波导区域在计算mode时会被看成SiO2波导在空气中,因此随着EME区域增加,无波导区计算的mode情况也不同。

这种情况EME的边界应该如何设置?

这个问题地区为比较有挑战.原则上说任何的场分布都可以被分解为平面波,因此最好是用周期边界,但是其它结构因为不是周期的,所以就比较棘手, 次一点的是用Metal 边界,这个就需要很多的模式来满足合成波导模式空气中的分布. 总之这个是个很棘手的问题.

我注意到https://support.lumerical.com/hc/en-us/articles/360042702653中在结尾处提到对于无波导区,可以将EME输出电场输入到FDTD中(For increased accuracy, the fields could be calculated just after the taper output and exported to FDTD where a far field projection can be done to simulate the propagation in air.),那是不是表明EME与FDTD两个solver一起使用可以仿真出结果?

你指的是这句话 For increased accuracy, the fields could be calculated just after the taper output and exported to FDTD where a far field projection can be done to simulate the propagation in air.
这是为得到空气中远场结果的。

你的情况是空气在两个波导之间,那就会形成FP谐振,因此应该不可以分开。如果假设空气后面的波导部分反射可以忽略不记,你倒是可以先用FDTD仿真这个FP部分,得到右侧波导中监视器的场,在输入到EME仿真后面一部分不到的传输。

我测试你的脚本不工作因为缺少Matlab文件。粗略看你的结构只有三部分,要仿真的整个结构是光栅,一部分是波导支撑模式,一部分只有基底不支撑是吧?如果是的话,应该可以用FDTD仿真一个周期,再用散射矩阵合成最后的结果。当然这个你需要作一些工作了。