transmission이 1 이상의 값을 가지는 경우


#1

안녕하세요? 저는 Lumerical FDTD Solutions를 이용하고 있는 사용자입니다.

이번에 평행한 도파로 사이에 광 신호의 전송을 위해 동일한 격자 결합기를 도파로 구성하여 광 신호를 결합시키는 시뮬레이션을 하고 있습니다.
그래서 처음 입사되는 입력 신호 대비 반대편 도파로에 나오는 출력신호를 결합 효율로 정의합니다. 결합 효율을 높이기 위하여 격자 결합기 아래에는 반사판 구조를 삽입하여 시뮬레이션하고 있습니다.
이러한 구조를 좀더 세부적으로 분석하기 위하여 입력단에 빔을 입사시키지 않고, 평행한 도파로 사이에 가우시안 빔을 쏘고 출력단에 transmission을 확인하였는데, 출력단에서 나오는 transmission의 값이 1이 넘습니다.

구조의 모습은 이렇습니다. 출력단에서 time monitor로 들어오는 신호의 시간을 확인하여 simulation time도 길게 설정하여도, 메쉬를 촘촘히 설정하여도, auto shuoff를 사용안해도 transmission의 값이 1이 넘습니다.

이러한 결과가 나오는 문제점이 무엇인지 답변부탁드립니다.

감사합니다.


#2

안녕하세요, @yoosing87.

이 모델의 Gaussian beam source가 y축에 대해서 일정한 각도로 입사가 되고있습니다. 이렇게 가파른(steep) 각도로 전자파가 PML 경계조건을 진행할 때는 경계에서 반사가 일어나서 PML 층이 경계로 입사되는 전자파를 효율적으로 흡수하기 힘들 수 있습니다. 따라서 문의하신 경우는 아마도 시뮬레이션이 불안정한 상태로 진행되었기 때문에 투과도가 1이 넘는 상황이 발생한 것 같습니다. 이런 경우에는 아래 캡쳐한 이미에서 보이는 것 과 같이, PML profile을 "steep angle"로 설정을 해주시면 됩니다.

이와 관련된 KX 포스트는 아래 링크를 참고하세요.


감사합니다.


#3

답변 주신점 감사드립니다.

답변대로 PML 설정에서 'steep angle’로 설정하여도 transmission이 1 이 넘게 됩니다.

혹시 참고가 될 수 있도록 제가 시뮬레이션 하는 파일을 올립니다.
double_Si_grating_gaussian.fsp (502.0 KB)
혹시 다른 이유가 있을까요?

감사합니다.


#4

안녕하세요.

이 시뮬레이션에서 transmission 이 ‘1’ 보다 크게 나온 이유는 Gaussian source 의 ‘x span’ 이 실제 beam size 보다 작아서 발생한 것으로 파악됩니다. 그 결과 마치 자그마한 aperture 를 통과하는 beam 과 같이 source field 가 잘려지게 되고, 원하지 않는 회절현상이 입사면에서 발행하게 됩니다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는, 아래와 같이 source 의 span 을 회색으로으로 표현된 beam 의 크기보다 크게 잡아주면 됩니다.

이와는 별도로, 현재 Gaussian beam source 설정으로는 파장에 따라 입사각이 달라지게 됩니다. 전파장에서 동일한 입사각을 유지하기 위해서는 ‘multifrequency beam calculation’ 을 선택해 주어야 합니다. 아래의 페이지에서 보다 상세한 정보를 얻을 수 있습니다.

https://kb.lumerical.com/en/index.html?ref_sim_obj_broadband_beam.html
https://www.lumerical.com/support/video/broadband-gaussian-beams_webinar.html