波导器件垂直方向有耦合且后面波导出现九十度弯曲该用什么仿真


#1

这个波导结构在垂直方向类似于下图中的波导:

经过垂直方向耦合后,波导弯曲90度,类似于下图:

用MODE Solutions的什么Solver来仿真呢?

对于复杂的结构,我一般建议分开分析和设计。例如,对于第一个图中垂直方向有耦合的并且有楔形波导,只能用EME来仿真,不能用varFDTD,因为在垂直方向有耦合,但是其中的楔形波导倒是可以用varFDTD仿真,如果必要的话。不过,在此例中,我们希望下面波导的模式尽快被上面的楔形波导耦合并传播,故此楔形波导的设计可能与传统设计不同。

对于第二个图中有90度交叉或者弯曲的波导,则不适合EME来仿真,因为这种方法假设光在一个方向(我们定义为X方向)传播。如果波导有较小的倾角,只要用多几个模式和分段,也是可以用EME仿真的,但是角度大,这种近似的误差开始变大,因为此时分段仍然是沿X方向,每段计算模式时实际计算的波导尺寸大于波导的无力截面尺寸,在极端情况下,当达到90度时,就无法计算其模式了。同时又由于在垂直方向有模式耦合,因此不能用varFDTD。 此种结构只能用三维FDTD来仿真整体结构。

当然,在波导任意截面上添加FDE就可以分析此波导的模式特性。特别说明,当使用FDE时,我们假定此波导是无限长的,计算时仅考虑其截面即可。