关于grating coupler透过率问题


#1

dear 孙老师
我最近在仿真2D grating coupler,不过我这边有个问题,就是我把扫描波长范围变化后(其他条件不变),同样的波长下,透过率不一样了。首先我就把波长设置在1.55um,span波长为0um,如下图,然后运行程序,提取"monitor T"的T,如第二图。

然后我再更改span波长范围为0.1um,如下图,然后重新运行程序

得到monitor T的透过率,如图

可以看到两张图在1.55um的透过率是不一样的,第一图是在0.45左右,而第二图只有在0.3~0.4之间。这是为什么呢?因为我的理解这两个透过率应该要一样的。
请孙老师帮忙解答一下。谢谢了。

1.fsp (531.3 KB)


#2

这个问题的主要原因是两种情况下网格尺寸不等。
另外,你的仿真目的是什么?是要单波长还是宽波长?需要扫描波长吗?请参考这个帖子
当你用宽波长时,如果不勾选最新版中的空间宽光谱,那么计算时光源用的是中心频率的模式分布,这个中心频率与1.55um的频率不等。

上面的功能仅在2017a才有。


#3

dear 孙老师
我想要先用单波长进行优化,得到1.55um 下最好的透过率,然后再进行宽波长的扫描,得到耦合损耗和3dB带宽等一些值,所以两种波长范围设置都需要,但是我在做的过程中,就发现扫单波长和宽波长下在同一波长下透过率居然不一样,所以才会问这个问题的。


#4

dear 孙老师
还想再请教下,

  1. 中心频率这一部分的知识在软件或者官网教程的哪里可以看到,还有这个中心频率值是用哪个公式求解得到的?
    2.那么在1.55um时的实际透过率应该是以第一个值为准还是第二个值为准,然后通过官网教程的学习,我了解到T_backward和T_forward的计算公式是如下图


    而grating coupler中关于S21参数的提取定义是 S21 = (T.bsqrt(T.N))/(fiber.bsqrt(fiber.N));
    根据前面T_forward和T_backward的定义,那么S21=sqrt(T.T_backward/fiber.T_backward),请问我这样子的理解是对的吗?而且如果计算S21的损耗时,那么它的损耗其实应该是(S21)^2,。
    3.FDTD中提取的S参数是用这段代码提取代入到interconnect中去计算

    但是我怎么感觉应该要用它的平方代进去才算比较合理

这是我三个不是很理解的问题
还请孙老师帮我解答下,十分感谢。


#5

A1: 中心频率是根据你设定的光谱范围提取的,假设为W1,W2,那么应该是中心频率=C*(1/W1+1/W2)/2,你可以验证一下
A2:你可能对前面的回答没有彻底理解:在一般网格精度下,两种情况下网格尺寸不等导致结果精度不等;仅当网格非常细时,两者才一样,你要想得到精确的结果,需要做收敛性测试,其中一个重要手段就是逐步减小网格,但是可能会有其它误差出现,所以测试时需要多重调整。另外也不要追求太高的精度而浪费时间。
T_forward和T_backward的定义请参考前面其它帖子,前是指坐标轴正向。S21=sqrt(T.T_backward/fiber.T_backward)是不对的,这样没有位相信息了。
A3:不能用平方,因为它们是S参数,是振幅量。

另外请注意问题与题目一致,否则请另外开新贴。


#6

dear 孙老师
关于A1问题,我明白了
A2问题的话,我看了老师你在前面回复中提到的另外一个帖子后,进行相关的设置后,我现在得到的两个T monitor 的穿透率的值是一样的了。T_forward和T_backward的定义还有坐标轴正负性我也明白了,而关于S21=sqrt(T.T_backward/fiber.T_backward)这个式子的得来我是这样推导的

那孙老师说这样没有位相信息,这个怎么理解?
A3问题:S参数是振幅值没错,但是我们在实际测量光栅的耦合损耗的值应该是能量值,现在我想把S参数与实际测量耦合损耗对应起来,那么S参数应该是要平方的吧?就如下面这个公式
耦合损耗=10*log10(S21^2);

望孙老师帮忙解答下,谢谢孙老师。


#7

当使用T.T_backward等强度量时,就没有位相信息了。另外,S参数已经给出了你不需要再自己推倒导了。新版使用了“端口”物件,让计算更为简单。
A3:对的,应该取绝对值。


#8

dear 孙老师
谢谢老师的解答,孙老师这是我自己设计的一个grating coupler,现在我把文件上传上来,孙老师你帮我看下是否有什么问题,我现在对于扫光源是用sweep去做,改变center wavelength,而不是更改source里面的span,希望老师帮我检查下文件设置是否都正确,谢谢孙老师。


#9

dear 孙老师
文件忘记上传,现补充上去1.fsp (546.7 KB)


#10

dear 孙老师
我用sweep去扫center wavelength,并得到相应的S21参数,我做完图发现曲线不是非常平滑,有什么优化可以使曲线更加平滑,是增加网格的精度吗?除此之外还有其他的可以优化的设置吗?麻烦孙老师帮忙解答下,十分谢谢!


#11

主要问题不是网格精度,参见这个帖子
另外,这个问题已经与题目不符,以后应该另外开帖。