동일한 파장에서의 Transmission 값이 파장대가 바뀌면 다른 결과를 보입니다. 이유가 무엇일까요?

transmission
broadband
mesh

#1

동일한 구조물에 대해서 center wavelength 를 바꾸어 가며 두 번의 broadband시뮬레이션을 하였습니다. 그런데, 동일한 파장에서의 transmission 값이 각각의 시뮬레이션에서 다른 것을 볼 수 있습니다.
이유가 무엇인가요?


#2

첨부한 파일 (T_for_sources_with_different_center_wavelengths_s.fsp) 을 바탕으로 답변을 드리도록 하겠습니다. 예제 파일은 반경 100 nm 의 원형의 실리콘 구조물이 주기적으로 있고, planewave 가 수직 입사되었을 때의 transmission 을 살펴보는 시뮬레이션입니다. 그런데, source 의 파장대를 0.3 - 0.7 (um) 로하여 시뮬레이션하였을 때와 0.6 - 1.0 (um) 하여 시뮬레이션 했을 때의 transmission 값을 보면, 아래와 같이 위 두 파장대의 공통구간인 0.6 - 0.7 (um) 에서 완전히 일치하지 않고 다소 차이가 나는 것을 볼 수 있습니다.

이와 같은 현상이 나타나는 이유는 ‘FDTD’ object 에서의 ‘mesh accuracy’ 설정과 관련이 있습니다.

mesh accuracy 는 1 - 8 까지의 정수값을 취하는데, mesh accuracy 1, 2, 3, …, 8 이 의미하는 것은, (center wavelengh / refractive index) 만큼의 길이 안에각각 6, 10, 14, …, 34 개의 'points per wavelength (ppw) 가 있다는 것입니다. 또한, broadband 시뮬레이션의 경우에 모든 wavelength 에 대한 mesh 는 center wavelength 에서의 mesh 값을 취하게 됩니다.

예제에서와 같이 mesh accuracy 값을 고정한 채 center wavelength 를 증가시키면, mesh 의 크기가 더불어 커지게 되고, refractive index 의 profile 도 다소 차이가 나게 됩니다. 그 결과, 0.6 - 0.7 um 공통 영역에서의 transmission 특성이 각각의 시뮬레이션에서 다르게 나타나는 것입니다.

이와 같은 차이는, 각각의 시뮬레이션에서 mesh accuracy 를 높임으로써 줄일 수 있고, mesh override 를 공통적으로 사용하는 방법도 있습니다.

T_for_sources_with_different_center_wavelengths.fsp (254.2 KB)