如何研究弯曲半径对波导损耗以及模式分布的影响


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要研究弯曲半径对波导模式损耗以及模式分布的影响,应该是使用FDE。如果你只有FDTD Solutions,而且不是经常研究波导特性,用里面的模式光源也可以研究。

有些用户有个误区,以为要研究弯曲半径对波导模式损耗以及模式分布的影响,必须将弯曲的波导画出来。其实不是这样,因为在指定弯曲半径后,FDE可以根据一些理论变换直接计算,参见下面论述:


因此,重要的是指定合适的弯曲半径和方向,然后计算模式特性。根据我个人的经验,一开始建议大家从大弯曲半径开始,可以看到随着弯曲半径的减小,模式逐渐向外圈偏移,见下图:

至于弯曲方向,可以试验,也可以根据下列叙述来指定:

关于最小弯曲半径:因为在研究弯曲波导时,必须使用PML,而软件定义弯曲的中心在PML的最外侧,并且弯曲半径是从仿真区中心测量,见下图:


因此,如果不加特别处理,弯曲半径不能小于此数值。

此外,弯曲半径比较小时,模式变化非常大,以至于不认为是无力模式,因此需要详细地分析。

然而有些波导的弯曲半径需要特别小,此时需要用脚本作适当变换。如果你有此要求,请来信。

关于研究弯曲波导的详细描述,请参见知识库这个网页。
https://kb.lumerical.com/en/solvers_finite_difference_eigenmode_bend.html