FDTD mode source 이용시 boundary 설정 문제

안녕하세요.
FDTD mode source 를 이용하여 모드를 구하고,
그 모드의 E field, H field 정보를 알고싶어서 첨부된 파일과 같이 설계를 했습니다.

기울어진 구조이고, 주기적인 구조인데, mode calculation시 boundary를 어떻게 설정해야 하는지 잘 모르겠어서 문의드립니다.
현재는 x, y 모두 periodic으로 설정했는데, mode source injection theta가 0이 아닐때에는 bloch으로 해야하는지 궁금합니다. (그런데 선택은 안되는것 같습니다.)

그리고 어떤 모드를 선택하는지에 따라, 전체 시뮬레이션을 run했을때 auto shutoff가 내려가지 않는 문제가 생기는데, 이 역시 boundary condition을 잘못 설정했기 때문인지 알고싶습니다 ㅠㅠ
mode_test.fsp (124.9 KB)

무한한 크기의 주기적인 구조물을 시뮬레이션하고자 한다면 planewave 를 사용하시기 바랍니다. Mode source 는 finite 한 크기의 구조물에 사용되며 전체 boundary 는 pml 을 사용하는 것이 일반적입니다.

시뮬레이션의 목적이 무엇인 지 상세히 설명해 주시면, 그에 맞도록 시뮬레이션을 어떻게 설정해야 할 지 comment 를 해드리겠습니다.

안녕하세요. 답변주셔서 감사드립니다.
시뮬레이션 목적은 구조체의 모드를 구하고, 빔의 입사 각도에 따라 각 모드와 coupling 정도가 달라지는지 알고싶습니다.
coupling 정도는 상대적인 것만 비교하면 되어서, 보는 영역의 크기와 입사하는 빛을 일정하게 한다면 plane wave이어도 괜찮고, divergence angle이 작은(<1 deg) 가우시안빔이어도 괜찮을 것 같습니다.

MODE solution FDE solver에서 overlap 탭을 이용하기도 했는데, 이때 입사 theta는 0도 부터 90도만 가능한것 같아 제한적이어서 (실제 필요한것은 -90도 부터 +90도까지 필요합니다), FDTD mode source 를 이용해, mode의 E, H data를 계산하고 plane wave는 따로 frequency monitor로 데이터를 받아 직접 overlap 계산을 하려고 했습니다.

혹시 이 방법보다 조금 더 간단한 방법이 있을까요?

Plane wave 를 입사하였을 때, 중간의 경사진 waveguide 와의 coupling 을 계산하고자 한다면, plane wave source 를 다음과 같이 배치하고, 중간 지점에 frequency monitor 와mode expansion monitor 를 배치하면 됩니다.

mode_test_R1.fsp (996.9 KB)

그리고, waveguide 가 10 도 회전되었다면, waveguide 의 진행방향에 수직한 면에서 mode 를 정의하기 위해서는 mode expansion monitor 도 10도 회전시켜주어야 합니다.
Mode expansion monitor 의 사용법은 다음의 페이지를 참고하시기 바랍니다.


이와는 별개로, 현재 시뮬레이션에서 y-방향으로는 구조물의 변화가 없으므로, 3d 시뮬레이션을 할 필요없이 현재의 yz 면을 xy 면으로 삼고 2d 시뮬레이션을 하는 것이 보다 효율적입니다.

상세한 답변 감사드립니다.
한가지 더 질문 드려도 될까요?
올려주신 파일에서 ‘mem’ mode expansion monitor로 부터 E,H field를 저장할 수 있음을 확인했는데,
‘overlap’ 명령어를 통해서 coupling을 계산할 수 있을까요?
‘mem’ 은 d-card에 저장되지 않아서 안된다고 나오는데,
명령어로는 계산할 수 없고, 제가 따로 field data를 받아서 다음 식과 같이 계산 해야 하나요??

Mode expansion monitor 에서 coupling 계산을 다 해줍니다. 위의 ‘Edit mode expansion monitor’ 그림에서 우측 상단의 ‘monitors for expansion’ 에 frequency monitor 가 연결되어 있고, 이 field 와 mode expansion monitor 에서 선택한 mode 와의 coupling 결과를 mem 에서 제공을 합니다. 이에 대한 설명은 앞서 알려드린 “Using and understanding mode expansion monitors” 에 잘 설명이 되어 있으므로, 그 페이지를 다시 자세히 살펴보시기 바랍니다.