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基于Lumerical FDTD Solutions 2020計(jì)算WO3/W薄膜的反射率 已有2人參與
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本案例以wo3/w薄膜為例，介紹fdtd中反射率測(cè)量的主要過(guò)程。軟件版本為lumerical的fdtd solutions 2020a。 PS：小木蟲(chóng)上傳圖片太麻煩了，圖片就沒(méi)有貼上去。大家可以通過(guò)如下鏈接查看圖文并茂版： https://www.jishulink.com/conten ... 7-b6b8-f05f25589519 下面介紹主要步驟： 1. 導(dǎo)入材料 由于wo3材料在fdtd的材料庫(kù)中沒(méi)有內(nèi)置，需要自己查找并導(dǎo)入，對(duì)于一般材料可以從如下網(wǎng)站中查找相應(yīng)折射率： http://www.ioffe.ru/sva/nsm/nk/ https://refractiveindex.info/ https://refractiveindex.info/ 點(diǎn)擊materials， 在彈出的窗口中，點(diǎn)擊add，在彈出的選項(xiàng)框中選擇sampled 3d data。 點(diǎn)擊import，在select file中選擇折射率文件，導(dǎo)入即可。 2. 添加結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)添加通過(guò)structures添加，選擇rectangle，添加wo3薄膜， 設(shè)置結(jié)構(gòu)參數(shù)，可根據(jù)圖中參數(shù)進(jìn)行修改， 材料選擇剛才導(dǎo)入的wo3。 其他兩項(xiàng)設(shè)置默認(rèn)即可，不用修改。 相同的思路，添加w層，wo3是在w上方，因此設(shè)置的時(shí)候z方向的數(shù)值應(yīng)契合好。相關(guān)設(shè)置如下： 3. 設(shè)置fdtd region 點(diǎn)擊simulation，添加fdtd。由于是薄膜結(jié)構(gòu)，x和y方向是無(wú)限延伸的，因此x，y方向設(shè)置成周期性邊界條件，周期性邊界條件的情況下pml可以設(shè)置成steep angle，以提高計(jì)算速度。 結(jié)構(gòu)尺寸上按需求設(shè)置，x，y方向沒(méi)有特別要求，z方向最小值應(yīng)設(shè)置在w層中，最大值在wo3上方，同時(shí)遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)至少半個(gè)波長(zhǎng)。其他不需要特別修改，默認(rèn)即可。 4. 添加mesh 點(diǎn)擊simulation右方的下拉菜單，添加mesh。建模設(shè)計(jì)過(guò)程沒(méi)有明顯的先后次序要求，mesh什么時(shí)候設(shè)置都可以。網(wǎng)格有兩種添加方案，一是設(shè)置mesh的尺寸，二是基于結(jié)構(gòu)，這里主要考慮wo3/w薄膜反射率，可以把mesh加到wo3上。 5. 光源設(shè)置 點(diǎn)擊sources，加入光源。光源選擇平面波，入射方向設(shè)置z負(fù)方向。光源尺寸大于fdtd尺寸（如果沒(méi)有大于會(huì)在仿真時(shí)自動(dòng)拓展），光源放置在結(jié)構(gòu)上方，具體可以對(duì)比結(jié)構(gòu)尺寸和光源尺寸查看。 隨后設(shè)置入射光波長(zhǎng)范圍，這里設(shè)置成0.4~0.9。 6. 監(jiān)視器設(shè)置 主要設(shè)置反射率監(jiān)視器。 監(jiān)視器類(lèi)型選擇frequency-domain field and power。 監(jiān)視器選擇z-normal，xy平面尺寸大于fdtd尺寸，大了無(wú)所謂，超出的部分不會(huì)記錄數(shù)據(jù)，主要是設(shè)置z方向的位置。反射率監(jiān)視器在光源和fdtd上邊界中間。 在general選項(xiàng)中，點(diǎn)擊set global monitor settings， frequency points數(shù)量設(shè)置為50，這個(gè)數(shù)值越大，譜線(xiàn)越光滑。 7. 檢查運(yùn)行內(nèi)存 點(diǎn)擊check，選擇check simulation and memory requirements， 保證mesh和running simulation不超過(guò)電腦內(nèi)存大小，否則無(wú)法計(jì)算，需要降低精度才能計(jì)算。 8. 運(yùn)行 上一步檢查沒(méi)有問(wèn)題的話(huà)，點(diǎn)擊check旁邊的run，運(yùn)行即可，等待運(yùn)行結(jié)束。 一般會(huì)提前結(jié)束，提前結(jié)束的條件是autoshutoff的數(shù)值滿(mǎn)足fdtd中設(shè)置的停止條件。 9. 結(jié)果分析 右鍵點(diǎn)擊r，可以查看該監(jiān)視器平面的電場(chǎng)磁場(chǎng)等信息，選擇t，查看反射率信息。 反射率曲線(xiàn)如下圖所示 另外，fdtd仿真得到的計(jì)算結(jié)果，也可以導(dǎo)入matlab中進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。 欲將反射光譜導(dǎo)入matlab，可以在script prompt處輸入以下語(yǔ)句： r0=getresult('r','t'); r=r0.t; lambda=r0.lambda; matlabsave('wo3.mat',r,lambda); 最后 歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)：320科技工作室。 |
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2樓2020-06-24 20:49:20
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