監視器、光源擺放的位置以及網格精細度對反射結果之影響

fdtd

#1

Dear support team:

關於反射的仿真,我有以下3個問題想詢問:

(1) 監視器、光源的擺放位置距離結構/基板的遠近是否會影響反射的仿真結果?


上圖是我的仿真結果,我調整平面波光源距離基板的遠近,監視器都設置在光源後方100 nm,結果發現光源的遠近會影響仿真出來的反射結果。想請問光源、監視器距離結構或是基板的位置是否有一個建議值?

(2) 斜向入射的反射仿真,監視器擺在光源前或光源後方結果是否會一樣?
https://kb.lumerical.com/en/layout_analysis_measuring_reflection.html
官方網頁建議在斜向入射以及寬頻的光源仿真中,監視器應該擺放在光源前方,而我自己做斜向入射的仿真,用BFAST的光源,發現擺在擺在前方的監視器很容易會無法收斂,必須要非常非常精細的網格才能收斂,也因此需要很長的仿真時間,想請問監視器擺在光源前方是否會比較準確?以及如果擺在前方的話,要距離結構體多遠才不會導致誤差?

(3) 網格精細度究竟應該要多少才足夠?


上圖是我舉例仿真double gyroid,我利用script建出結構,想請問老師,如圖,像這樣的網格精細度是否足夠?因為結構體會有平滑度的問題,我擔心這樣的網格仍然不夠精細。


#2

A1:可能是网格问题,两个地方的网格不同;
A2:你是说仅仅监视器位置改变就影响收敛性?这个不应该的。原则上放在光源与结构之间准确一些;
A3:这个要作收敛性测试
https://kb.lumerical.com/en/layout_analysis_test_convergence_fdtd.html

另外也与你要求的结果精度有关。例如,CMOS的这个例子
https://kb.lumerical.com/en/cmos_initial_simulation.html
用精度1,里面还有收敛性测试,你可以看看。


#3

Dear 孫博士:

謝謝您撥空回答

以下是我仿真的檔案
monitor_source_position_300nmtest.fsp (254.2 KB)
monitor_source_position_300nmtest_uniformmesh5nm.fsp (254.3 KB)
monitor_source_position_500nmtest.fsp (254.2 KB)
monitor_source_position_500nmtest_uniformmesh5nm.fsp (254.3 KB)

調整的地方分別是光源距離基板的遠近以及是否為uniform mesh

而出來的結果是:

想再請教一下,什麼樣的情形下應該要用auto non-uniform而非等精度的網格?
以及如果像例子一樣,除了基板還有其他結構,是否應該另外加入更精細的網格?


#4

你这个结果显示没有什么问题啊,已经是在小数点点后第三位,也就是0.007%左右的误差:
?max(R300B)-min(R300B);
result:
6.64958e-005
?max(R500B)-min(R500B);
result:
7.09635e-005
这个差别还包括了光源本身的误差,它位于不同地方其注入误差可能有点差别。

绝大多数情况我们都建议用auto non-uniform,只有个别情况,熟练用户有可能用均匀网格,例如2D光子晶体的带结构等,极个别情况。

更精細的網格是OverrideMesh吧?一般是为了分辨几何结构(例如很小的薄层或者Gap),或者电磁场变化大的地方。
kx5413.lsf (464 字节)


#5

謝謝孫博士抽空回答
對我的幫助很大

想再請教一個仿真例子
抱歉檔案有點大(46M),所以我把它放到雲端硬盤
https://drive.google.com/open?id=0B8Xd4n9wYN55YWZtNTU2ZkxlQjQ
下圖是仿真結果

我嘗試了很多種網格精細度以及PML層數
但介於光源和結構間的監視器始終會出現反射率<0的情形


#6

很可能你需要使用Stepangle PML。 我用较粗的网格和Steep Angle PML,得到如下结果

你再用细网格测试一下。

因为文件太大,我将结构删除DG_111orientation.fsp (252.2 KB)
,你再改回去。