[东峻科技][Eastfdtd]二维光子晶体透反谱

[东峻科技][Eastfdtd]二维光子晶体透反谱
例1.二维光子晶体透反谱
建模目标
模型参数：二维正方晶格，元胞为圆柱体，直径80nm，晶格矢量200nm，电介质材料介电系数eps=8.9，背景材料为空气。

计算目标：计算二维光子晶体结构的透射谱和反射谱。

第一步.建立工程文档
运行EastFDTD，选择“文件”→“新建”→“Wizard”，选择使用FDTD 算法，设置文件名和存储路径，具体参数设置如图1-1建立工程文档所示。

图1-1建立工程文档
提醒：首次使用建议打开智能助手
设置完成点击next。

第二步.选择计算模式
完成建立工程步骤以后点击next，进入选择计算模式菜单，如图1-2选择计算模式所示。

图1-2选择计算模式
第三步.计算模式属性设置
选择计算模式以后，点击next，进行本计算模式的属性设置，如图1-3计算模式属性图1-3所示。

图1-3计算模式属性
第四步.选择频率范围
上一步设置完成后，点击next，由于我们在后边的计算中不会用
到智能网格所以频率单位可以选择默认值，如图1-4选择频率范围所示。

图1-4选择频率范围
提醒：注意计算模式窗口中说明的单位和边界。

第五步.查看向导报告
选择频率范围完成以后点击next会显示向导报告，显示之前所做的参数设置。

如图1-5向导报告所示。

图1-5向导报告
第六步.建立仿真结构
向导设置完成以后会出现智能助手，如图1-6智能助手所示。

图1-6智能助手
打开“智能助手”→“定义结构”，设置模型结构的元件和材料属性。

如图1-7定义结构所示。

图1-7定义结构
点击“Shape”中的“新建材料”，可以对模型的材料进行参数设置；
本例中处背景材料空气外，只用到一种介电常数为8.9的普通材料，在EastFDTD中可以用简单无色散材料来模拟。

具体参数设置如图1-8材料参数设置所示。

图1-8材料参数设置
点击“Shape”中的“新建元件”可以对模型的元件进行参数设置。

具体参数设置如图1-9元件参数设置所示。

本例中的结构是一个二维光子晶体，首先创建构成光子晶体元胞的圆柱体元件。

图1-9元件参数设置
光子晶体的原胞建立完成以后，我们可以选中该圆柱体结构，在右键菜单中选择“创建光子晶体阵列”操作，弹出光子晶体晶格矢量以及周期数设置窗口。

本例创建一个9*9晶格矢量为200nm的正方晶格光子晶体结构，具体参数设置如图1-10光子晶体晶格常数设置所示。

图1-10光子晶体晶格常数设置
第七步.设置计算边界
打开“智能助手”→“设置边界”，设置模型的边界属性。

具体参数设置如图1-11设置边界所示。

图1-11设置边界
第八步.网格剖分
打开“智能助手”→“设置网格”，设置模型的计算区域和网格属性。

具体参数设置如图1-12设置网格所示。

提醒：由于本次计算采用的是自动计算透反谱模式，所
以用户不需要设置激励源和记录器。

注：首先需要使用内置模式计算该光子晶体结构在X方向上的禁带，所以X方向取开放边界，Y、Z为周期结构，设
为周期边界。

图1-12设置网格
第九步.启动计算
双击智能助手里的启动计算，选择计算的核数，进行计算。

注：X方向为有限大范围，计算区域需大于模型在该方向上的大小，Y、Z方向为周期结构，只需设一个周期的计算范
围即可，要得到较精细的光子晶体透反谱需要计算的时间比较
长，这里设50000步。

注：在智能助手处点击启动计算是默认启动软件规模的最大核数。

第十步.数据处理
计算结束后，点击“智能助手”中的“分析结果”，在弹出界面中的“后处理数据管理”窗口中可以找到运算得到的透反射光谱图。

选择“results”→“fig_*”，就会打开透反系数光谱图或点击“工作空间”窗口中生成的文件“photonic crystal1.ewd”，单击右键选择“打开方式”-“后处理工具”，同样可以查看处理结果。

如图1-13光子晶体透反射谱所示。

a-polarization
b-polarization
图1-13光子晶体透反射谱。