FP腔的波导多纵模无法实现

老师您好,我根据一篇文献中仿真的一个截面为三角形的纳米线,利用的是一个偶极子光源,
1.在其中图示的TE和TM的多纵模存在的图谱无法正常观测到,其中我用了time监视器和frequency domain profile监视器(设置为点)在不同的位置来观测图谱,均与文献中的不同,
2.而且波导中同类型监视器显示出的谐振峰位置因为监视器位置不同而不同,不知道问题出在哪里。附上程序和文献,希望老师指正[quote=“gongxiang, post:1, topic:37250, full:true”]
老师您好,我根据一篇文献中仿真的一个截面为三角形的纳米线,利用的是一个偶极子光源,
1.在其中图示的TE和TM的多纵模存在的图谱无法正常观测到,其中我用了time监视器和frequency domain profile监视器(设置为点)在不同的位置来观测图谱,均与文献中的不同,
2.而且波导中同类型监视器显示出的谐振峰位置因为监视器位置不同而不同,不知道问题出在哪里。附上程序和文献,希望老师指正,谢谢!

2 zuixin-sanjiao-dandunamixian.fsp (1.8 MB)Nano Lett._2008—Modal Characteristics in a Single-Nanowire Cavity with a Triangular Cross Section.pdf (1.3 MB)

我大概看了一下文献和文件,发现几个问题:
1: 仿真区没有必要如此大,否则影响仿真效率
2: 你添加的一个偶极子光源在腔 的中心,你确认那里不会是谐振强度分布的暗点?
3:你没有按照例子设置随机的偶极子和时间监视器
4: 你想一个就得到谐振波长和相应的模场分布

我大致测试发现Q还是比较高的,你可以使用High Q分析组, 具体例子参见 https://apps.lumerical.com/diffractive_optics_cavity_simple_high_q_example.html
请先阅读,了解其原理。

其它建议:
1:减小仿真区体积,参见附件(如果有发散可适当增加)
2:根据例子,添加适当体积的偶极子组和监视器分析组,删除现有的偶极子和监视器
3:仿真后找到合适的谐振波长
4:在合适的位置添加Profile监视器,每个监视器仅监测最多两个波长,其它波长对你没有用。可以在不同位置添加,查看模式情况。 图1中可以看出,腔体内场分布是有极大和极小的,监视器应该位于极大值附近。

但是,你要清楚,现在你仿真的是谐振腔,如果偶极子激发有高阶模,你可能并不能看到如文献的结果。建议你先使用模式光源,在谐振波长上先看看不同阶模式的分布。 比如,前三个模式是




当然, 要想得到光滑的结果,需要使用细网格,文献说网格尺寸7.5纳米。你可以在后期仿真时添加细化网格。如果对模式光源不熟悉,请上网看EDU视频。

zuixin-sanjiao-dandunamixian.fsp (1.8 MB)

谢谢您的指导,我按照您的建议,根据官网资料资料https://apps.lumerical.com/diffractive_optics_pc_waveguides.html,加入了一个偶极子光源群组(15)和一个time监视器的分析群组(20),以求得这个纳米线波导结构中的纵模图谱,图一为apod width=0.2时的分析组图谱,
1.感觉和文献相比好像图谱中少了一半的谐振峰,不知道是什么原因,我用time这个分析组来观察波导中的谐振图谱是否正确,
2.我的偶极子光源组类型选择的electric dipole,这是否表示得到的图谱为TE的模式
恳请您再次指正,谢谢老师!

zuixin-sanjiao-duogaugnyuan-dandunamixian.fsp (1.9 MB)

与文献比较的话,有很多问题需要考虑: 我的结果为什么与文献或实验结果不一致?
A1: 你看文献中的结果多么光滑,似乎做了什么处理。因为我们无法掌控一个模式被激发的强度,所以文献结果应该是经过什么处理的。模式能否被激发取决于你设置的偶极子位置和偏振,能否被监测取决于时间监视器。你要想一次激发所有的模式,可能需要采取一些措施,具体就需要摸索了。

A2: TE和TM模式有不同的定义,参见 有关te、tm模式以及模式光源的问题 一般情况下:

image
而偶极子有不同偏振,所以应该不能说电偶极子就能或者不能激发TE或者TM模式。比如这个例子WGM的例子 https://apps.lumerical.com/diffractive_optics_cavity_whispering_gallery_modes.html
网上用Y偏振的电偶极子得到:
image 主分量是HZ。
如果改为Z偏振的磁偶极子,也可以得到:

cavity_whispering_gallery_MDz.fsp (280.1 KB) cavity_whispering_gallery_Edy.fsp (280.1 KB)

但是电偶极子和磁偶极子对一些模式的激发效率是不同的,你可以采用磁偶极子试一下。

最后还要说明一点,品质因子相差很大的情况下们需要用不同的分析组, 取不同的时间段来分析,不能指望一个统一的分析组就能正确给出所有的谐振。

我检查你的文件,发现你使用的是能带结构分析组,不是Q分析组啊,请参考正确的例子。