关于S参数,需要注意的是a b 的定义


#1

用FDTD仿真 bent waveguide的问题 继续讨论:

关于S参数,需要注意的是a b 的定义:[a沿坐标轴的正向, b沿坐标轴的反向]
因为这个问题与题目不符,在另外的帖子里面回复

(https://kb.lumerical.com/en/ref_sim_obj_using_mode_expansion_monitors.html)

而不能按普通的理解:与入射光同向是a。以上定义需要好好理解,否则将导致结果错误。


用FDTD仿真 bent waveguide的问题
#2

孙老师:
您好!
感谢您对于S参数中a b定义的说明。我最近也在进行S参数的求解,遇到了与其定义相关的问题,想在这里向您请教一下!谢谢老师!
我在仿真如下结构时,添加Mode Expanison Monitor求解Input和Output的a b,并在Model中进行Analysis,求解其S参数。

所得的input.a, input.b, output.a, output.b分别如下:


因为a b的定义为沿X轴正方向,与KB中所给的定义:"a1 and a2 are input signals, b1 and b2 are output signals "不同,所以我将S21的求解公式修改为S21 = Output.a/Input.a,Model中的Analysis如下:

Input = getresult(“expansion”,“expansion for Input”);
Output = getresult(“expansion”,“expansion for Output”);
S11 = Input.b/Input.a;
S22 = Output.a/Output.b;
S12 = Input.b/Output.b;
S21 = Output.a/Input.a;
S = matrixdataset;
S.addparameter(“lambda”,Input.lambda);
S.addattribute(“S11”,S11);
S.addattribute(“S21”,S21);

因为我想通过S21求解相位差,所得结果和文献中结果分别如下,可以看出两者正好相反。

从图中可以看出output.b为0,符合结构右端无光源入射的条件,而对于input.a和output.a,既然两者都为沿X轴正方向,且光源传播方向也为X轴正方向,为什么input.a和output.a的值为负值呢?因为在监视器中数值的正负一般都表示其传播方向,那么这里的负值又表达了什么信息?这是不是造成了相位波形与文献中正好相反的原因?麻烦老师帮忙解答一下!如何才能得到与文献中相符的结果呢?谢谢老师!

附件如下:multi-nanoresonator-coupled waveguide systems.fsp (5.5 MB)


#3

首先,你用的KB定义,是我根据大多数教科书中的定义写的,没有错;
但是,在模式分解监视器中,软件没有办法知道哪个是入射哪个是反射或者透射,因此自己定义了
a
complex transmission coefficient of the forward propagating waves, of the selected model field(s)

b
complex transmission coefficient of the backward propagating waves, of the selected model field(s)

为什么input.a和output.a的值为负值呢?
你知道其位相是有参考点的,你Inputa 的位置不同,它相对于光源的位相也不同。同理Output也是一样。同理,即使位置固定,如果光源位置变了,位相也会跟着变。这个问题你还需要再想一下。