波導耦合器材料擬合問題

fdtd
material
directional_coupler

#1

老師好,
最近在用FDTD模擬波導耦合器時出現了一些問題
coupler1.fsp (3.9 MB)
coupler2.fsp (3.3 MB)

這邊coupler1跟coupler2兩個檔案結構完全一樣,唯一不同點在於coupler1考慮色散,而coupler2不考慮色散

coupler1的core材料用lumerical裡內建的Si,fit Tolerance設定為0.01
cladding材料用lumerical裡內建的SiO2,fit Tolerance設定為0.001

而coupler2的core材料折射率設定為3.476
cladding材料折射率設定為1.444
不隨波長變化

coupler1.log (5.1 KB)coupler2.log (3.2 KB)

但兩個的log檔
考慮色散情況下
0% complete. Max time remaining: 34 hrs, 53 mins, 53 secs. Auto Shutoff: 1

31% complete. Max time remaining: 23 hrs, 51 mins, 51 secs. Auto Shutoff: 6.19414e-005
coupler1跑了11個小時Auto Shutoff還沒達到1e-5

而不考慮色散情況下
0% complete. Max time remaining: 24 hrs, 26 mins, 31 secs. Auto Shutoff: 1

8% complete. Max time remaining: 21 hrs, 50 mins, 6 secs. Auto Shutoff: 1.28722e-005
coupler2跑了3個小時就達到1e-5

想請問若要考慮色散情況,需要如何改進這個問題?


#2

首先,一个仿真文件中应该避免同一种材料有两个拷贝,仔细检查发现,你最后添加的Polygon的材料是材料库中的硅,而不是与其它结构一样用你修正后的硅。
其次,考虑色散与不考虑色散,两个文件的网格尺寸不同,参见

因此,对于色散文件,你可能要考虑这个长的仿真时间是由于器件中感兴趣波长的谐振、还是PML反射产生的谐振甚至是不需要的波长所造成的。你可以通过透射率反射率监视器以及时间监视器的频谱来辨别,只有找到原因才能对证下药来解决问题。初步测试我建议你减小仿真区:Y方向4微米Z方向2微米,以后再加大仿真区(因为现在是仿真网格占主要内存)。另外仿真区的Z不在0点,可能导致两边的PML厚度不同,一般建议将它移到器件的Z,这样PML比较对称。

我大致修改了一下供你参考。coupler1.fsp (3.4 MB)