关于模体积和Q值一些小问题

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#1

1.介质腔采用偶极子光源,直接使用模式体积模块是否需要加上Apodization?而经测试,不同Apodization时间得到的模式体积又不同,那么该如何设置此时间?
2.Q值测量得到的结果有很多波长不在光源波长范围内,而待测波长处Q值又没有结果,请问下该如何解决这问题?


#2

A1:首先你需要理解为什么使用Apodization? 你可能知道,谐振频率处的信号强度仅占整个脉冲的很小一部分。 如果一开始就记录数据作傅立叶变换,由于前述原因,所需要的信号实际上被埋没在无用的其它众多频率信号中,找到的谐振就不准确。
如果你想监测的频率信号已经衰减完了,你再对整个时间信号作傅立叶变换也找不到这个频率成分,因为它的强度同样是占整个信号的极小一部分。因此,Apodization的设置需要根据所需要的频率信号情况调整。至于起始和结束时间应该是多少,需要多次试验,以所得到的想要谐振频率的强度最大(或者接近最大)为宜。

需要注意的是,不同光源位置、不同时间监视器位置得到的某个频率的谐振强度可能是变化的,这个需要认真想一想。

模式体积不同,应该是谐振频率和Q不同造成的。应该先确定谐振波长,再仿真来计算模式体积。

A2:说明你的激励源的位置、或者监视器的位置不合适。原则上,激励源应该位于能最大限度地激发所需要模式的位置;监视器也应该需要位于模式强度最大的地方。这些都需要反复修改、测试的:根据谐振波长设置频域监视器监测其强度空间分布;在根据强度分布调整光源和监视器。知道这些原理,我相信你能优化你的仿真过程,少走弯路。

此外,在计算Q时,一般需要看一下计算Q的曲线是不是直线。不是直线的Q不能用,而且有可能说明Apodization选的不合适。


#3

孙老师,感谢您的指教,但仍有一些问题:
谐振波长已找到,在求模式体积时查看其场监视器发现仅有dipole光源强度,感觉需要添加Apodization。试了几组发现得到的模式体积都有些差异,特有此疑惑。


#4

这个要根据你计算模式体积的公式来决定,我们用的是强度所以分析组中监视器需要记录强度。
使用Apodization的目的前面已经说过了。当然这种方法是针对高Q器件,低Q器件可以直接仿真到场全部衰减,频域监视器的结果是正确的。

如果Apodization影响结果,说明Q很大。计算Q实际上用的是时间域信号,而计算模式体积,需要的是频域结果。严格说,使用Apodization只能得到该模式的空间分布的大概形状,如果要严格计算其分布,应该仿真到信号完全衰减,获得正确的频域场分布再计算模式体积。这样的话仿真时间可能很长,你可以比较一下两种情况的模式体积差别。如果差别不大而另一种方法仿真时间特别长,你可以想一想是不是必要。


#5

本结构是低Q值器件,采用的是dipole光源。但模式体积监视器显示的结果是光源强度盖过了谐振信号强度,那得到的模式体积值存在问题吗?若存在问题该如何修改?


#6

如果是低Q值器件,你应该使用相应的低Q分析组,同时减小Autoshutoff min使得偶极子彻底辐射完毕;此外,你可以想办法提取这个谐振的时间信号(参见高Q分析组的方法),并与时间监视器的时间信号比较,如果该谐振的时间信号开始比较小,而时间监视器的信号强,也许你需要用合适的Apodization,滤掉前面一段时间的信号。

如果计算模式体积时偶极子光源的场很强,直接计算一定会有影响。除了上述办法,你也许可以人为地消除光源处的振幅,根据模场分布的对称性等弥补这里的实际数值。