如何正確設置Gaussian Source

可否說明如何計算NA需要0.86?

你从远场分布,得到场讲到很低,比如1%一下的强度对应的角度,再计算为NA就知道了。我大致看衍射角达到60度以上,0.86可能还不够呢。

不是很明白您的意思
可否用畫圖或是公式說明一下?

以我所了解NA=nsin(theta).
n = the index of refraction of the medium in which the lens is working (air=1.00).

你说的没有物体啊,就是这个公式。衍射角可以拿从远场图中大致得到:

这些不均匀的远场是因为网格比较粗,用细网格你试一下应该有改善,但是由于FDTD的本身的各向异性误差,不会得到完美的圆。

了解
請問遠場圖的wavelength和frequency應該如何設定/選擇?

你实验时用的什么波长就用什么波长;一般是Laser的波长;

如果实验时用的是白光,那么,远场计算时,你可以挑选监视器中记录的波长。

如果想得到准确的数据,需要用远场变换的脚本,可以参考比如这个帖子 怎样绘制远场光场图的剖面图
以及 在远场图中找光强最大点对应的角度时遇到一些问题,望老师解惑!

如果脚本方面有问题,请另外发新帖。

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實驗時會使用白光
以及N.A.為0.2到0.45之間的數值的thin lens
請問如果需要將光源集中在sensor底層以下10到100micron左右
是否要調整distance from focus (from positive to negative)?

既然是白光,你就要选择不同的波长,分别计算。
如果NA比较小,那就要仅计算小于实际NA内的角度。

如果这个距离比较大,可以调整。

請問如何將光源集中(converge)在sensor底層以下?

请参考这个帖子: FDTD Solutions 初学者:高斯光源问题
你需要设置Distance from focus.数值不必非常准确,因为实际实验因为焦深问题,不可能准确在一个位置。Diffraction-limited system - Wikipedia

了解
如果想要將光源集中(converge)在sensor底層以下是否要將distance from focus調整為負值(negative value)?

是的, 你可以先用2D的模型测试看看。因为仿真时的光源位置是指光源注入的位置,实际汇聚位置可以指定。另外这个距离定义为从汇聚位置起,因此要汇聚就是负。

請問2D的模型如何set up? 用哪一個function?

请问高斯光源问题解决了吗?如果解决了,请另外单独发帖.我不知道你说的2D的模型是指的哪个?是指2D仿真呢还是2D计算? 如果是前者,你只需要将仿真区改为2D,在XY面仿真就可以了,如果是远场计算,只需要给出一个面的空间点数组即可,第三维给一个数值.

不好意思, 高斯光源的設置還是有不了解的地方
我依照您的建議做了2D仿真, 可是2D仿真的設置似乎有問題
請問應該如何修改
Distance from focus: -250nm
2D.fsp
2D.log

我也做了3D仿真, 請問3D仿真的設置是否正確
Distance from focus: -250nm
3D.fsp
3D.log
如何從仿真的結果知道光源集中在sensor底層以下10到100micron之間?

2D 只能在XY面做仿真,因此光源也要在XY面,但是你的文件中光源确在Z方向传播:

謝謝指導
依照您的建議, 我重新run了2D simulation
現在可以取得xy面的electric profile.
Simulation 2D.fsp
無法取得transmission plot.這是正常的嗎?

我估计你只是修改了FDTD成为2D,但是没有修改边界条件:


Y方向是传播方向,你用了对称边界条件,相当于光又从下面向上入射了。

以后遇到这种情况,应该重新建立仿真文件,按光沿Y方向传播,在XY 面仿真,添加监视器等,就会避免这种问题。

修改后的文件供你参考:02022021_gaussian_distancefromfocus_2D_0to-250nm_1.fsp (449.1 KB)

用修改過的文件重新仿真
可以得到transmission

distance from focus 0nm 和 -250nm
所得的transmission plot 和 EProfile 都完全一樣
有沒有什麼錯誤的地方?

应该是没有错误。250纳米是非常小的距离,对于汇聚光束的焦深来说,可以忽略不记了。这个结果正是我期望的,一般没有必要扫描这个参数。在实际实验时,如何调焦让光束汇聚在小孔上,多么准确是个问题。我认为实验时的调节精度不会好于焦深,而小NA的显微物镜有较大的焦深。