模拟一个mask效果,在中间加一个光源观察光的衍射情况


#1

希望用FDTD模拟一个mask效果,在中间加一个光源观察光的衍射情况。但是发现光场振荡的很厉害,希望老师帮我看一下能改吗?

angle_BFAST_test - 副本_p0.log (4.3 KB)
angle_BFAST_test - 副本.fsp (567.1 KB)


#2

题目不合适,我修改了。
问题的主要原因应该是你用了平面波+PML。
如果你的结构不是周期的,但是又想用平面波照明,你需要使用TFSF光源,参见


你可能需要观察全场的结果,因此光源要比较宽,监视器必须位于TFSF内部,如果要计算远场(衍射)的话,TFSF和仿真区的宽度要保证监视器边缘上记录的场几乎为零。但是由于TFSF是平面波,没有办法实现,因此你可能有两个选择
用高斯光束;
用很宽的衍射平面波,使得有限宽度的光源衍射不影响结构本身的衍射。


#3

谢谢老师,您能帮我再看一下为什么我的结构显示发散吗?angle_BFAST_test - 副本.fsp (558.3 KB)


#4

解释一下,我想看一个平面光源的衍射情况,不太清粗tfsf的设置,应该把光源设置为三维且监视器在光源内吗?我这样设置之后运行报错电场发散,我尝试一下把光源z向拉长一些,运行脚本依然是振荡的angle_BFAST_test - 副本_p0.log (3.8 KB)


#5

前面的连接中有视频,也有帖子,需要用户自己通过学习来掌握,论坛里面主要是给一些建议和Tips。

第二个连接里面已经说了”三维仿真一般平面波都是一个平面,而TFSF是一个长方体”;如果你不将TFSF的Zspan设置为零,应该不会出现你现在的情况(TFSF只在XY面内Z方向没有长度)。

不过,我看一下你的文件设置,里面问题很多:你用的波长范围0.4~0.7微米,网格尺寸10微米,再检查你的第一个文件按,说明你忘记修改光源参数了。我估计你可能是因为看到所需要的内存需要太大所以才将网格变粗的,这是不正确的选择。

一般情况下,用户需要将网格变得比自动网格还细,仅个别情况才需要变粗,但是用户必须知道为什么变粗,可以粗到什么程度。网格精度设置参见


我大致修改了一下,请你修改监视器,使得它们都在TFSF内,但是边缘又不能穿过也不能接触TFSF的灰色区域(你可以放大查看)。
另外,由于你要看衍射,TFSF和仿真区的XYSPan可能还要加大。angle_BFAST_test_TFSF.fsp (559.7 KB)
先大致仿真一下看看结果,同时学习一下,然后再想办法改进。


#6

老师还是有一点问题,我希望光源范围比我的监视器要窄,同时观察其边缘的散射情况。我说的可能不太清楚,画了一个简单的示意图您看下。


我不太清粗tfsf光源可不可以监视器比光源大,我尝试了一下,监视器在光源边缘处得到的场分布很奇怪,您能帮我看一下吗?麻烦您了
angle_BFAST_test_TFSF.fsp (559.3 KB)


#7

你需要先说明你要看的结果是近场还是远场?
如果是近场,可以用TFSF。因为你要的是全场,监视器必须位于TFSF内部,上次已经说了。

如果你要监视器比光源的,那只能使用衍射平面波,相当于实验时给平面波加了一个硬光阑,产生衍射(如你的示意图)。


此时四周必须使用PML。


#8

老师我将mesh去掉,监视器z和y方向在光源里,但是x轴方向比光源大,程序的收敛情况是有些振荡的,这样的结构是有问题的吗?
41% complete. Max time remaining: 7 hrs, 12 secs. Auto Shutoff: 0.00277843
42% complete. Max time remaining: 6 hrs, 53 mins, 4 secs. Auto Shutoff: 0.00260381
43% complete. Max time remaining: 6 hrs, 45 mins, 49 secs. Auto Shutoff: 0.00262962
44% complete. Max time remaining: 6 hrs, 38 mins, 35 secs. Auto Shutoff: 0.00251847
45% complete. Max time remaining: 6 hrs, 31 mins, 19 secs. Auto Shutoff: 0.00247249
46% complete. Max time remaining: 6 hrs, 24 mins, 2 secs. Auto Shutoff: 0.0022685
47% complete. Max time remaining: 6 hrs, 16 mins, 49 secs. Auto Shutoff: 0.00238592
48% complete. Max time remaining: 6 hrs, 9 mins, 35 secs. Auto Shutoff: 0.00223182
49% complete. Max time remaining: 6 hrs, 2 mins, 23 secs. Auto Shutoff: 0.00210737
50% complete. Max time remaining: 5 hrs, 55 mins, 11 secs. Auto Shutoff: 0.00230488
51% complete. Max time remaining: 5 hrs, 47 mins, 59 secs. Auto Shutoff: 0.00198928
52% complete. Max time remaining: 5 hrs, 40 mins, 48 secs. Auto Shutoff: 0.00207519
53% complete. Max time remaining: 5 hrs, 33 mins, 37 secs. Auto Shutoff: 0.00221949
54% complete. Max time remaining: 5 hrs, 26 mins, 26 secs. Auto Shutoff: 0.00178399
55% complete. Max time remaining: 5 hrs, 19 mins, 16 secs. Auto Shutoff: 0.00219106


#9

这个可能是正常的也可能不正常。你可以先测试SteepanglePML。


因为你的结构谐振比较强,所以也可能是谐振造成的。一个比较复杂的测试是:用TFSF,在X方向用周期边界Y方向用PML,近仿真一个周期看看谐振情况(勇透射率反射率监视器,最然量值不准确)。


#10

angle_BFAST_test - 副本.fsp (571.4 KB)
老师我尝试了一下在光源前加PEC挡板设置窄光源的,收敛还是振荡了,您能帮我看一下怎么回事吗?
angle_BFAST_test - 副本_p0.log (10.6 KB)


#11

你没有看我上次的回复来修改啊?以后如果不按简易修改测试我们没法再继续回答问题了。
你参考这个文件测试一下,内存需要太大我无法测试。angle_BFAST_test - 副本 (5).fsp (573.8 KB)


#12

老师我看了呀,但是我用这个结构模拟我上次上传您看的那个结构的时候边缘特别强烈,然后我又加了挡板也是不对。后来我发现应该用高斯光。


#13

试着使用高斯光束来研究一下!


#14

其实这个问题一开始就缺乏详细的描述和以什么做参考。用高斯光当然可以,但是每个结构上的光场不均匀。实际实验用的高斯光束的束腰一般远大于这个结构的尺寸,因此可以认为其结构上的光场是均匀的。

当你用较小束腰的激光束仿真时,边缘的衍射就大为减弱了。你要的衍射是光栅一样的衍射还是边缘的衍射?如果是前者,仅仿真一个周期就可以。