mode solution和3D fdtd solution中source光源有效折射率不一样


#1

我在用eigenmode solver 算出来波导有效折射率,和我在3D fdtd中设置mode source光源算得的有效折射率不一样,即使两者网格一致,结果也不一样。具体来说,就是用eigenmode solver算的波导的TE模折射率和3D-FDTD中的mode source光源的TE有效折射率不一样。此时,应该以哪个为准?


#2

原则上它们应该是一样的,你得到不一样的结果一般来说是两个软件的设置不同,例如光源位置、大小和网格。因为一般MODE Solutions 中的FDE用的是均匀网格,而FDTD Solutions是用自适应的非均匀网格。

另外,一般MODE Solutions 中的FDE用的网格可能比较细,而FDTD Solutions的网格可能比较粗,他们的结果有少许差别,没有关系的,在FDTD Solutions中用它的网格计算然后传播是正确的。

最后要说明,FDTD Solutions是计算传播的,要分析模式性能,应该使用MODE Solutions。所以在FDTD Solutions就不用考虑其有效折射率精确到小数点后几位数了。


#3

我尝试过将仿真区域大小,网格设置都调成一样的了,但是算出来的有效折射率还是差0.001左右。虽然差距不大,但是我的波导折射率差也不大啊。这对像MMI这种的设计,对有效折射率要求高的,就有问题了。我按照mode solution算出来的模式设计MMI,但是在3D-FDTD中,由于模式折射率变化了,就与我设计结果不一样了。


#4

@gsun 孙老师,我也遇到一个类似的问题。

在两个软件里算出来的模式有效折射率不一样,对应的损耗系数也不一样。

仿真的结构和网页https://kb.lumerical.com/en/pic_passive_edge_couplers_initial_eme.html 的结构类似。
选取的边界条件都是PML

利用mode solutions, 得到的结果如下


模式1的Ey如下

此时mode 1的损耗系数为9.1e-4 dB/um=9.1dB/cm, 这个值比较大。导致后续仿真的仿真中,耦合器的转换效率偏低。

但是在FDTD中,使用mode source选取对应的模式,计算出的损耗系数为0.

哪一个结果是比较准确的呢?


#5

两款软件差别的原因是:
1:边界条件不同,FDTD目前是内置的金属边界,与仿真的边界无关,因此损耗是零,而FDE你用的是PML;
2:光源大小和网格不同
如果此波导的确有损耗,你可以将FDE计算的模式分布保存为数据文件,然后再输入到FDTD中,用自输入光源。