FDTD中,太阳光平面波光源应该如何来模拟呢?


#1

FDTD中,太阳光平面波光源应该如何来模拟呢?二维和三维情况。谢谢。


#2

如果你不是仿真非线性光学,那么一般的仿真结果都是与光源光谱分布归一化的,与光源光谱分布没有关系,只要在指定的光谱范围内有足够的强度就行。

例如,在太阳能光伏器件的仿真中,我们都是用软件的光源光谱,在计算吸收功率时,再用太阳光谱。我们有专用的脚本描述太阳光谱:
solar


#3

谢谢,非常抱歉,我没有表达清楚我的想法。个人认为能够准确模拟太阳光谱是件好事情,但并非我想要提问的关键所在。谢谢您的耐心。
我的想法是如何得到各个方向偏振的平面波,即非相干光源的平面波作为模拟solar cell的光源。因为目前,FDTD的source里,平面波或全场散射场光源都是偏振的,我想应该不是把各个方向的偏振光源都加上去,应该有其他更简单的办法。谢谢您的耐心解答。


#4

这次明白了,你是想得到非偏振的结果。这个简单:你只需要仿真两个相互垂直偏振的文件,将它们的强度结果,例如有透射率/反射率以及吸收分布等作平均就可以了,参见:
Polarization incoherence原理
3D pillar silicon solar cell例子


#5

看光场和光强的2维分布可以吗?比如看光透过结构之后的近场散射情况等。谢谢孙老师!


#6

只要是FDTD仿真区内的地方,都可以通过添加频域监视器来查看和导出光场和光强的分布。


#7

孙老师,文献中这种陷光效应我无法模拟出,请求帮助。我使用两种偏振结果相加平均是得不到的。


#8

我不清楚你是没办法得到两个仿真的非相干结果,还是你的结果不正确?
如果的得到非偏振的透射率/反射率,你需要分别得到单偏振的透射率/反射率,然后作平均。
我做了个简单的光栅例子和脚本,可以参考我是如何得到平均结果,也就是非偏振结果的。
non_polarization.fsp (235.8 KB)
non_polarization.lsf (411 字节)

Rx是X偏振的结果,Ry是Y偏振的结果,R是它们的平均值,也就是非偏振情况下的反射率。

注1:光栅齿的宽度在XY方向不等,所以反射率不等。如果齿对称,三条曲线将是重合的。
注2:如果增加监视器的频率点数,曲线会更光滑。


#9

我按照文献做了结构,参考您给的例子:Polarization incoherence,分别做了x,y方向偏振以及平均的情况(只能做单一波长的结果,选择波长范围就显示找不到colorbar min了,下面模拟结果选择了lamada=400nm)),所得结果如下,按照我的判断,就算去调整波长,估计与文献结果也不会类似(模拟结果平均与文献结果b)。两方面原因,一种是我模拟结果有问题,另一种是文献结果有问题,请老师帮忙指导一下,谢谢。下面三个图分别为我做的模拟结构,模拟结果(lamada=400nm),文献结果。结构

模拟结果(P偏振,S偏振,和平均,lamada=400nm)
文献结果


#10

我记得此文献我们有用户仿真过,结果一致,问题是你的设置:
1:文献应该是用的周期结构,你的结构周期显然与文献不同。
2:请确认你的结构/材料模型与文献完全一致。
3:先比较没有半球的情况。
4:文献显然用的网格精度很高。

我觉得你应改首先解决非偏振的问题,这个问题理解后,再去比较文献,请参见这个帖子


#11

您说的对,我也看不出文献中的结果有问题,并且认为光场这样分布确实应该是这样的。不过文献中说波长between 300nm and 900nm,都是这样的分布,我就很有疑问,这应该不可能,肯定要随着波长变化的。这里可能有误,您怎么看?一个波长一个波长的扫,300-600nm,如果扫描优化,要扫600次,是否有简便方式?我先按照您给的建议,先把结构参数和非偏振弄清楚些。谢谢。
另外还有一个问题,在文献中遇到一个time-mesh size is 7*10-19s,不知是什么意思及怎样设置的,请指教。


#12

1:正入射绝对不需要扫描;
2:time-mesh size应该是指时间步长,你可以与我们软件的时间步长比较一下,如果文献的小,说明他们用了更细的网格。
至于文献,有时给的参数不全有时参数不对也是常有的。你再看看吧。如果一切参数合适,结果应该相近,不应该差别很大。