纳米线模拟时的长波吸收问题和光谱分段模拟时的吸收不连续问题

fdtd

#1

老师你好,我在用FDTD模拟硅纳米线的光吸收时,长波的吸收总是过大,偏离理论值很多,不知道是不是我的设置有问题。下面上我的模型和吸收图,最后附上我的仿真文件:


后来我把光源分段来模拟,把光源从0.3-1.1um分成0.3-0.4,…,1.0-1.1um的8段,得到的结果再集合到一起,其中前标1的是分段的结果,前标2的是上面的做参考。结果也很费解,但总体上长波的吸收正常了些。

所以现在有两个问题,一是为什么第一次模拟的长波吸收那么大?是不是哪里我设置的不对?二是为什么光源分段后得到的曲线不连续,而且相差很大?

2016-5-11.fsp (354.8 KB)


#2

不连续应该是因为材料和mesh的问题, 我觉得你的彷真应该不需要分段来模拟, 如果你想, 你需要在FDTD区上的advanced option勾上”set simulation bandwidth”: 0.3-1.1um

我想问你的纳米线有多长呀?如果你能假设光进去纳米线都给吸收了, 你只需要看反射就可以了。你现在的设计是看某一段长度的吸收而已。

另外, 你可以用对称边界条件对加快你的彷真速度(https://kb.lumerical.com/en/index.html?ref_sim_obj_symmetric_anti-symmetric.html)

你再试试, 有问题再回覆。


#3

感谢回复!

我设的纳米线在仿真区内长度是6um,直径是0.5um,周期0.6um,监视器内的纳米线长5um,用的材料是多晶硅,数据是自己导入的。刚开始我仿真的是0.3-1.1um的平面波,但出来的结果我觉得长波的吸收太大了,和文献里的有很大出入,所以换成了1-1.1um的平面波,想看看为什么长波会有这么大的吸收。可是结果出来后,和第一次的1-1.1um段的吸收曲线出入也很大,然后我把0.3-1.1um分成8段来分段仿真,就出来了第二个问题:段与段不连续,短波处看不出来有间断,大于700um以上和一次模拟的相差很大。但相对来说分段的结果更符合文献的数据。

然后这次我把材料换成软件自带的Si(Silicon)-Palik材料,然后对不同网格精度从1到6进行了仿真,结果变化不大。分段的对网格精度2和4进行了模拟,结果相差也不大。所以问题好像并不是这个原因。

另外,我想问下FDTD/advanced option中“set simulation bandwidth”选项是什么功能啊?我在Knowledge Base里没找见对它的说明。


#4

FDTD里的的自动化mesh是根据你的最短波长来算的。你不断的改短波长, 自然mesh的大小会变化, 所以你看到有结果断开不出奇。你看看这个帖子, 我有讨论到相关的问题。 FDTD中的set simulation bandwidth就是锁定了波长範围, 解决这问题。

可是, 暂时看来, 我觉得你没必要做单波长的彷真, 你应该可以做宽波长的彷真。如果你有相当宽波长的彷真结果, 我可以看看, 请带上相关彷真档和脚本。

我上次说了, 你的看法是什麽:[quote=“kchow, post:2, topic:1872”]
如果你能假设光进去纳米线都给吸收了, 你只需要看反射就可以了。你现在的设计是看某一段长度的吸收而已。
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