Embed Size (px)
Citation preview
1
Lesson 1: 基本的な使い方
OptiFDTD は 以下の独立したモジュールから構成されています。
・Waveguide Layout Designer ― フォトニックデバイスモデルを作成します。
・OptiFDTD Simulator ― FDTD シミュレーションと DFT 解析を行ないます。
・Results Analyzer ― シミュレーション結果の表示・後処理を行ないます。
・Band Solver ― フォトニック結晶構造からバンド図を求めます。
ここでは, 以下の手順で OptiFDTD の基本的な使い方を紹介します。
・新規プロジェクトの作成
― Waveguide Layout Designer の起動
― プロジェクトの新規作成
― Waveguide Profile Designer の起動
― 材質の定義
― 2 次元や 3 次元の断面形状の定義
― 初期設定の定義
・モデルの作成
― 直線導波路の作成
― リング導波路の作成
・入射面の設定
― 入射面の配置
・モデルの保存
・屈折率分布の確認
― 任意の断面の屈折率分布の表示
・観測ツールの配置 (必要に応じて作成)
― 観測点の配置
・シミュレーションの実行
― シミュレーションパラメータの指定
― シミュレーションの実行
・シミュレーション結果の解析
― Results Analyzer の起動
― 結果の解析
― モードとのオーバラップ積分 (Mode Overlap Integral - MOI) の計算
― 入射光とのオーバラップ積分 (Input Overlap Integral - IOI)の計算
― 入射光と各断面のオーバラップ積分 (Input Overlap Integral Scan - IOIS) の計算
― 入射光と各断面のオーバラップ積分 (Input Overlap Integral Scan - IOIS) の計算
― Far Field Transform の計算
― 観測ツールを使った解析
・結果の出力
― データファイルの出力
2
新規プロジェクトの作成
以下の手順で新規プロジェクトを作成します。
Note ここでは例として図１のマイクロリング共振器を作成します。
同じモデルが Sample フォルダの Sample02_3D_Ring_Resonator.FDT に用意されています。
併せてご覧下さい。
図 1 マイクロリング共振器
Waveguide Layout Designer の起動
作業手順
・スタート > プログラム > Optiwave Software > OptiFDTD > Waveguide Layout Designer をクリックすると Waveguide Layout Designer が立ち上がります(図 2)。
図 2 Waveguide Layout Designer
3
プロジェクトの新規作成
プロジェクトを新しく作成するには, File メニューから New を選択します。Initial Properties ダイアログボックスが開きます(図 3)。
図 3 Initial Properties ダイアログボックス
Waveguide Profile Designer の起動
作業手順
1. はじめに材質を定義します。Initial Properties ダイアログボックスで Profiles And Materials ボタンをクリックすると Waveguide Profile Designer が起動します(図 4)。
図 4 Waveguide Profile Designer
Note Profile Designer は スタートメニューから開くこともできます。「Waveguide LayoutDesigner の起動」の項をご覧ください。
4
材質の定義
作業手順
1. OptiFDTD_Designer 1 のフォルダの Materials フォルダにある FDTD-Dielectric フォルダを右クリックします。コンテクストメニューが開きます(図 5)。
図 5 コンテクストメニュー
2. New を選択します。FDTD-Dielectric ダイアログボックスが開きます(図 6)。
図 6 FDTD-Dielectric ダイアログボックス
5
3. Isotropic のチェックボックスにチェックを入れ, 以下の情報を入力します。
Name: Waveguide 2.0Constant Refractive Index: (Re:) 2.0
4. Store ボタン をクリックし, 材質を保存します。
Note FDTD-Dielectric フォルダにさらに材質を追加するには 1 から 4 の作業を繰り返します。
5. FDTD-Dielectric フォルダの Air をダブルクリックします。Air ダイアログボックスが開きます(図 7)。
図 7 Air ダイアログボックス
6. 設定を確認し、ダイアログボックスを閉じます。
6
2 次元や 3 次元の断面形状の定義
作業手順
1. OptiFDTD_Designer 1 のフォルダの Profiles フォルダにある Channel フォルダを右クリックします。コンテクストメニューが開きます。
2. New を選択すると, ChannelPro1 ダイアログボックスが現われます(図 8)。
図 8 Channel Profile ダイアログボックス
3. 以下の情報を入力します。
Profile name: waveguide
4. 2D profile definition の Material リストで Waveguide2.0 を選択し, 2D の断面情報(材質)を定義します(図 8)。
5. 3D profile definition で以下の情報を入力し, 3D の断面情報を定義します。
a. 図 8 を参考に以下の情報を入力します。
Layer name : WGWidth : 0.5Thickness : 0.5Offset : 0.0
7
b. Material リストで Waveguide 2.0 を選択します。
c. Add ボタンをクリックします。
6. Store ボタンをクリックし, 断面情報を保存します。
Waveguide が Channel フォルダの下に保存されます。
7. Waveguide Profile Designer を閉じると, Waveguide Layout Designer に戻ります。
初期設定の定義
以下の手順で初期設定を行います。
作業手順
1. Initial Properties ウィンドウで Waveguide Properties タブを開きます。
2. 以下の値を入力します(図 9)。
Width (μm) : 0.5
3. Profile リストから waveguide を選択します(図 9)。
図 9 Initial Properties ダイアログボックス ― Waveguide Properties タブ
8
4. Wafer Dimensions タブを開きます。
5. 以下の値を入力します(図 10)。
Length (μm) : 8
Width (μm) : 6
図 10 Initial Properties ダイアログボックス ― Wafer Dimensions タブ
6. 2D Wafer Properties タブをクリックします。
7. Material リストから Air を選びます(図 11)。
図 11 Initial Properties ダイアログボックス ― 2D Wafer Properties タブ
9
8. 3D Wafer Properties タブをクリックします (図 12)。
図 12 Initial Properties ダイアログボックス ― 3D Wafer Properties タブ
9. Cladding 欄の Material リストにある Air を選びます。
10. Substrate 欄の Material リストにある Air を選びます。
11. 以下の値を入力します。
Cladding Thickness (μm) : 2.5
Substrate Thickness (μm) : 0.0
Note クラッド(Cladding)と基板(Substrate)は Y 方向に 2 つの層としてできあがり, それぞれ異なる材質と厚さを定義できます。基板とクラッドの境界が Y 軸の原点になります。
図 13 3 次元モデルの基板とクラッド
10
12. OK ボタンをクリックすると初期設定が完了します(図 14)。
図 14 レイアウトウィンドウ
Note Zoom ツール を使うとレイアウトウィンドウの表示を拡大できます。
モデルの作成
直線導波路とリング導波路を使ってマイクロリング共振器を作成します。
直線導波路の作成
作業手順
1. Draw メニューから Linear Waveguide を選択します。
2. レイアウトウィンドウで直線導波路の始端から終端までマウスをドラッグします。直線導波路がレイアウトウィンドウに現われます(図 15)。
Note レイアウト上で直線導波路を描いたら, Select Tool ボタン をクリックして カーソルの状態を Linear Waveguide モードから Select モードに戻します。
11
図 15 直線導波路
3. 導波路の位置と形状を修正するには, レイアウトウィンドウで直線導波路をダブルクリックします。Linear Waveguide Properties ダイアログボックスが開きます(図 16)。
図 16 Linear Waveguide Properties
12
4. Start タブを開き, 以下の値を入力します。
Horizontal offset(μm) : 0.0
Vertical offset(μm) : 2.0Channel thickness tapering: User Default (Channel: None)
Start Channel Thickness(μm) : 0.5 (自動的に入力されます)
End Channel Thickness(μm) : 0.5 (自動的に入力されます)
Width (μm): 0.5
Depth (μm): 1.0Label : linear1
5. End タブを開き, 以下の値を入力します。
Horizontal offset(μm) : 8 .0
Vertical offset(μm) : 2.0
Note －Expression 欄を使って変数や数式を入力することも可能です。Evaluate ボタンをクリックすると数式が持つ最終的な値を確認することができます。－ Horizontal は Z 軸を表わします。－ Vertical は X 軸を表わします。－ Depth は Y 軸を表わします。
6. Profile の項目でリストから waveguide を選択します。
7. OK をクリックすると、入力した値を保存し、直線導波路の設定を更新することができます。修正した直線導波路が新しい位置に移動します(図 17)。
図 17 修正後の直線導波路
13
リング導波路の作成
作業手順
1. Draw メニューから Ring Waveguide を選択します。
2. レイアウトウィンドウで, リング導波路の中心からリングの外周にあたる位置までマウスをドラッグします(図 18)。
Note レイアウト上でリング導波路を描いたら, Select Tool ボタン をクリックして カーソルの状態を Ring Waveguide モードから Select モードに戻します。
図 18 リング導波路
14
3. リング導波路の位置と形状を修正するには, レイアウトウィンドウ上でリング導波路をダブルクリックします。Ring Waveguide Properties ダイアログボックスが現われます(図 19)。
図 19 Ring Waveguide Properties ダイアログボックス
4. 以下の値を入力します。
Horizontal offset(μm) : 4.0
Vertical offset(μm) : - 0.35
Major radius(μm) : 1.8
Minor radius(μm) : 1.8Orientation Angle(degrees) : 0.0Channel thickness tapering: User Default (Channel: None)
Start Channel Thickness(μm) : 0.5 (自動的に入力されます)
End Channel Thickness(μm) : 0.5 (自動的に入力されます)
Width (μm): 0.5
Depth (μm): 1.0Label : Ring1
Note 2 つの半径を違う値にすると, 楕円のリング導波路を作成できます。
15
5. Profile の項目でリストから Waveguide を選択します。
6. OK をクリックすると、変更が保存され、リング導波路の設定を更新できます。修正したリング導波路が新しい位置に移動します(図 20)。
図 20 修正後のリング導波路
入射面の設定
以下の手順で入射面を置き, 入射光を定義します。
入射面の配置
作業手順
1. Draw メニューから Vertical Input Plane を選択します。
Note － Vertical Input Plane は 3D モデルの X-Y 面に配置されます。－ Horizontal Input Plane は 2D シミュレーションだけで使用できます。－ 入射面は複数配置することができます。
16
2. レイアウトウィンドウで、入射面を置く位置をクリックします。入射面を表わす赤い直線がレイアウトウィンドウ上に現われます(図 21)。
図 21 入射面
17
3. レイアウトウィンドウの赤い直線(入射面)をダブルクリックし, 入射面の設定を行ないます。Input Field Properties ダイアログボックスが開きます(図 22)。
図 22 Input Field Properties ダイアログボックス
4. 入射面の時間領域の設定を行ないます。
a. Gaussian Modulated Continuous Wave を選択します。Gaussian Modulated CW タブが開きます。
b. Wavelength 欄に 1.4 を入力します。
Note － Continuous Wave を選択すると, シミュレーションに使用する波長は単波長になります。－ Gaussian Modulated Continuous Wave を選択すると,パルスの中心波長は Wavelength
の値となります。
5. Gaussian Modulated CW タブを開きます。パルスの時間領域のグラフが現われます。
6. 下の値を入力し, 入射面の時間領域の設定を行ないます(図 23)。
Time offset (sec.) : 4.5e-14Halfwidth (sec.) : 1.2e-14
18
図 23 Gaussian Modulated CW
Note － 定義した時間領域の波形と周波数領域の波形の両方が現われます。－ 周波数領域の情報は時系列のデータに対し FFT を計算して求めています。
7. 入射光の一般的な情報(断面の空間分布)を設定します。General タブをクリックし、以下の値を入力します(図 24)。
図 24 General タブ
Note Positive Direction は 入射光が Z 軸の正の方向に励起されることを意味します。Negative Direction では 入射光が Z 軸の負の方向に励起されます。
19
8. 3D Transverse タブをクリックし 3D の断面モードを求めます(図 25)。
図 25 3D Transverse タブ
9. Amplitude (V/m) 欄に 1.0 を入力します。
10. Find Mode をクリックします。Waveguide Selection ウィンドウが現われます(図 26)。
図 26 Waveguide Selection ダイアログボックス
20
11. 直線導波路にあたるチェックボックスを選択します。
12. Calculate Mode ボタンをクリックし, モードソルバを起動します。Global Data: ADI Method ダイアログボックスが現われます(図 27)。
図 27 Global Data: ADI Method ダイアログボックス
Note －Number of Points in Mesh はモードを計算する際のメッシュ点数を表わし, ここでは荒めの値が設定されています。メッシュ点数の変更方法は「シミュレーションパラメータの指定」の項をご覧ください。
－伝搬シミュレーションを開始するとモードの計算が自動的に行なわれ, その計算結果が入射光として使用されます。
13. 以下の情報を入力します。
Solver : ComplexWaveguide : StraightMode (initial excitation) : Full Vector, Along Y
Wavelength (μm) : 1.4 (入射波長と同じ値が自動的に使用されます。)Number of Modes : 1
14. Settings 欄をクリックし, Boundary Condition 欄で TBC を選びます。
21
15. Run をクリックしモードを求めます。3D Mode Solver が起動します(図 28)。
図 28 3D Mode Solver
Note － 3D Mode Solver が起動するまでに時間がかかることがあります。－ モードが見つかるまでに数分かかることがあります。－ モードが見つからない場合は, メッセージが表示されます。
16. モードが見つかったら, 光の分布のタブ（Ex, Ey) をクリックし, モードの分布を表示します(図 29)。
図 29 Major component Ey タブ
22
17. 3D Mode Solver を閉じると, Input Field Properties ダイアログボックスに戻ります。
18. OK をクリックすると, 入射面の設定が完了します。
モデルの保存
次の手順で作成したモデルを保存します。
Note Samples フォルダのモデルを上書きしないようご注意ください。
作業手順
1. File メニューの Save As をクリックします。Save As ダイアログボックスが開きます。
2. ファイル名と保存するフォルダを指定し、保存 ボタンをクリックします。
図 30 モデルファイルの保存
Note ファイル名には, 拡張子 .fdt が自動的につきます。
屈折率分布の確認
OptiFDTD では, 屈折率分布を表示するビューアを用意しており, 3 つの方向の任意の断面で屈折率分布を確認することができます。屈折率分布を見るには, 以下の操作を行います。
任意の断面の屈折率分布の表示
作業手順
1. レイアウトウィンドウの下にある 3D Ref. Index タブをクリックします。3D Refractive Index ウィンドウが開きます(図 31)。
23
図 31 3D Ref_Index タブ
2. 図を 3D 形式で表示するには, メニューから View > 3D Graph Items > Height Plot を選択します。
3. X-Y 平面での屈折率分布を表示するには Orientation の項目で X-Y Plane を選択します(図 32)。
24
図 32 X-Y 断面の 3D 表示
4. Slicer を任意の位置に移動します(図 33)。
図 33 Slicer
5. グラフィックの表示をさらに変更するには, グラフ上で右クリックして下さい。設定用メニューが表示されます(図 34)。
図 34 3D Graph Item view オプションメニュー
25
観測ツールの配置
観測点, 観測線, 観測面を配置すると, シミュレーション結果を時間領域で記録します。結果は Results Analyzer で確認することができます。これらは必要に応じて設定するようになっており, 必ずしもモデリングの際に必要なものではありません。
・観測点 - Observation Point
時間領域と周波数領域の応答を表示します。観測点の解析結果を使って透過特性などを調べることができます。
・観測面 - Observation Area
時間応答と周波数応答, 透過パワー, 入射光で正規化したパワーと波長のグラフを表示します。
・観測線 - Observation Line
2 次元解析だけで利用できます。時間応答や周波数応答, 透過パワー, 入射光で正規化したパワーと波長のグラフを表示します。
この例では観測点を配置します。以下の手順で観測点を配置して下さい。
観測点の配置
作業手順
1. Draw メニューから Observation Point を選択します。
2. レイアウトウィンドウの観測点を置く場所をクリックします(図 35)。
図 35 Observation Point 配置例
26
3. 一つ目の観測点をダブルクリックします。Observation properties -- Point ダイアログボックスが現われます(図 36)。
図 36 Observation properties -- Point ダイアログボックス
4. General タブをクリックして以下の情報を入力し, 観測点の位置を調整します。
Horizontal offset(μm) : 1.2
Vertical offset(μm) : 2.0
Center depth(μm) : 1.25Label : ObservationPoint1
5. Data Components タブをクリックし, 電磁界成分を選択します(図 37)。
a. 3D 欄の Ex をチェックします。
b. 3D 欄の Ey をチェックします。
図 37 Data Components タブ
27
6. 3 から 5 の作業を繰り返し, 二つ目の観測点を調整します。General タブには以下の値を入力します。
Horizontal offset(μm) : 7.0
Vertical offset(μm) : 2.0
Center depth(μm) : 1.25Label : ObservationPoint2
Data Components : Ex, Ey にチェック
シミュレーションの実行
以下の手順でシミュレーションを実行します。
Note 初めてシミュレーションを実行する方は, 以下の説明と同じ要領で 2D のシミュレーションもお試しください。3D シミュレーションほどメモリや計算時間を必要としないため, 簡単に試すことができます。また, このモデルの計算結果が インストール CD に収められており, それをAnalyzer で開くと計算を実行しなくても結果を確認することができます。
シミュレーションパラメータの指定
作業手順
1. Simulation > 3D Simulation Parameters メニューをクリックします(図 38)。3D Simulation Parameters ダイアログボックスが現われます(図 39)。
図 38 Simulation > 3D Simulation Parameters メニュー
28
図 39 3D Simulation Parameters ダイアログボックス
2. メッシュサイズとして以下の値を入力します。
Mesh Delta X (μm) : 0.08
Mesh Delta Y (μm) : 0.05
Mesh Delta Z (μm) : 0.08
Note 各軸方向の全メッシュ数(Number of Mesh Cells)が自動的に計算されます。
29
3. 境界条件のパラメータを設定する場合には, Advanced ボタンをクリックします。Boundary Conditions ダイアログボックスが現われます(図 40)。
図 40 Boundary Conditions ダイアログボックス
4. 以下の値を入力し境界条件の設定を行ないます。
Number of PML Layers : 15Theoretical Reflection Coefficient : 1.0e-12Real PML Tensor Parameter : 1.0Power of the Grading Polynomial : 3.5
Note －このサンプルでは, Perfectly Matched Layer (PML) が境界条件として使用されています。詳しくは, OptiFDTD Technical Background and Tutorials をご参照下さい。
－OptiFDTD では, 計算領域の境界から外に出ていく光が適切に吸収されるよう PML パラメータの初期値を設定しています。PML 境界条件に詳しい方以外は初期値の設定を使うことをお勧めします。
5. OK ボタンをクリックし, 境界条件の設定を保存します。
6. Time Parameters の欄で以下の設定を行ないます。
a. Calculate ボタンをクリックし, 時間ステップの値を計算します。新しい値 8.3391023799538e-17 がTime Step Size ウィンドウに現われます(図 41)。
b. 実行する時間ステップ数として 10000 を入力します(図 41)。
Note 時間ステップサイズはメッシュサイズを元に計算されます。
30
図 41 Time Parameters ダイアログボックス
7. Key Input Field のドロップダウンリストから InputPlane 1 and wavelength: 1.4 を選択します(図 42)。
Note －Key Input Field では, シミュレーション中に DFT 計算を行なう波長を決定しています。
図 42 Key Input Field
8. DFT Options 欄で, シミュレーションに使用する DFT 成分を選択します(図 43)。
図 43 DFT Options
9. Ey チェックボックスを選択します。
Note －シミュレータでは Key Input Field の波長を使って, 選択した電磁界成分に対して離散フーリエ変換(DFT) を行ないます。
－DFT の結果は保存され, ファーフィールドパターンやモードとのオーバラップ積分,入射光とのオーバラップ積分, 周波数領域での電磁界分布を表示などのポスト処理で使用されます。
10. Run ボタンをクリックし, シミュレーションを開始します。
31
シミュレーションの実行
新たに OptiFDTD_Simulator のウィンドウが開き, シミュレーションの経過を表示します。
作業手順
1. シミュレーション中の電磁界成分の断面を表示するには, 以下の操作を行なって下さい(図 44)。
図 44 3D シミュレーションウィンドウ
- View > 3D Graph Items メニューを選択し, 表示形式を選択します。Height Plot や Image Map,Plane View などを選ぶことが出来ます。
- グラフ上で右クリックすると, 3D Graphic Items リストを表示するコンテクストメニューが開きます(図 45)。
図 45 3D Graph Items リスト
- 任意の電磁界成分や屈折率を表示するには, 対応するタブをクリックします(図 46)。
図 46 電磁界成分のタブ
32
- 断面の方向を指定し, Slice Chooser のスライダを任意の位置まで動かします(図 47)。
図 47 Slice Chooser
- View Update リストから値を選択, または直接入力すると, シミュレーション中の電磁界データの表示を更新するステップ間隔を変更できます(図 48)。
図 48 View Update
2. シミュレーションの一次停止や再開, 中止や終了をして慰するには Simulation メニューから任意のメニューをクリックします。または, Simulation ツールバーの対応するボタンをクリックします(図 49)。
図 49 Simulation ツールバー
3. シミュレーション中に観測点の情報を見るには, View > Observation Points メニューをクリックします。Observation Area Analysys ダイアログボックスが現われます(図 50)。
図 50 Observation Point ダイアログボックス
33
4. 任意の観測点上での時間応答を表示するには, 以下の項目を選択して下さい(図 50)。
- 電磁界成分のタブ
- 観測点の名前
- Time
34
シミュレーション結果の解析
ここまでの作業で, モデルの作成, シミュレーションの実行を行なってきました。
最後にシミュレーション結果のファイルを Results Analyzer で読み込む作業を行ないます。
Results Analyzer ではシミュレーション結果を表示し, データの後処理を行うことができます。以下の作業でシミュレーション結果の解析を行います。
Note 作成したモデルをシミュレーションしておらず, 結果のデータファイルが無い場合, OptiFDTD のインストール CD に収録されている結果のファイルを利用することも可能です。CD からファイルをコピーし, Results Analyzer で開くと解析を試すことができます。
OptiFDTD_Analyzer の起動
Result Analyzer は以下の 2 つの方法で開くことができます。
OptiFDTD_Simulator から開く方法
シミュレーション終了時に, Analyzer を開くかどうかを選択するプロンプトが現われます(図 51)。
図 51 メッセージボックス
作業手順
・OptiFDTD_Analyzer を開きシミュレーション結果を表示するには「はい」ボタンをクリックします。
Note OptiFDTD_Simulator が閉じる時, 結果は自動的にファイルに保存されます。ファイル名はモデルファイルと同じで拡張子が *.fda になります。
スタートメニューから開く方法
作業手順1. スタート メニューから プログラム > Optiwave Software > OptiFDTD > Results Analyzer を
選択します。Results Analyzer が開きます(図 52)。
35
図 52 OptiFDTD_Analyzer
2. File > Open メニューをクリックし, シミュレーション結果ファイル(*.fda) を開きます(図 53)。
図 53 File メニュー
36
結果の解析
作業手順
1. Ey [DFT]-Amp タブを選択すると, 中心波長で DFT 処理された電界分布が表示されます(図 54)。
図 54 電磁界分布
Note －表示する断面の方向と断面の位置を指定できます。
－ここで表示できるのは, 3D Simulation Parameters ダイアログボックスであらかじめ DFT計算を行なうよう指定した電磁界成分のみです。
－画面左側で Power タブを開き, Calculate ボタンをクリックすると, 現在表示している位置の断面情報のパワーと, 入射面のデータで正規化したパワーの値を計算します。
－パワーの計算はポインティングベクトルの値を元に行なっています。そのため, あらかじめ3D Simulation Parameters ダイアログボックスで, ポインティングベクトルに対応する電磁界成分の DFT 計算を行なうよう指定しておく必要があります。
37
モードとのオーバラップ積分 (Mode Overlap Integral - MOI)の計算
モードとのオーバラップ積分 (Mode Overlap Integral - MOI)の計算は X-Y 面のみで行なうことができます。
作業手順
1. Slice Chooser の Orientation 欄の X-Y Plane を選択します。
2. スライダの位置を 7.2um まで移動します(図 55)。
図 55 Slice Chooser
38
3. Analysis Tools ウィンドウで MOI タブをクリックします。MOI タブが現われます(図 56)。
図 56 MOI タブ
4. 以下のデータを入力して下さい。
DFT Result : Y-PolarizationRegion : IndexX Lower: 0X Upper: 75Y Lower: 0Y Upper: 50Offset : 0
Note 各入力欄には初期値が入力されています。
5. Mode ボタンをクリックし, 表示している断面のモードを調べます。モードソルバでモードが見つかると, Calculate ボタンを使用できるようになります。
Note モードソルバの設定が入射面でモードを計算した時と同じかどうか確認して下さい。
Solver : ComplexWaveguide : StraightMode (initial excitation) : Full Vector, Along Y
Wavelength (μm) : 1.4 (入射波長と同じ値が自動的に使用されます。)Number of Modes : 1
6. MOI 計算を行なうには Calculate ボタンをクリックします。Statistics 領域の Result に結果が表れます(図 57)。
図 57 MOI 計算結果
39
入射光とのオーバラップ積分 (Input Overlap Integral - IOI)の計算
・出力と入力を比較します。
・入射光に対するパワー透過率を計算します。
作業手順
1. Slice Chooser の Orientation 欄の X-Y Plane を選択します。
2. スライダの位置を 7.6um まで移動します。
3. Analysis Tools ウィンドウで IOI タブをクリックします。IOI タブが現われます(図 58)。
図 58 IOI タブ
Note IOI 計算パラメータについては初期設定をそのままご利用ください。
4. IOI 計算を行なうには Calculate ボタンをクリックします。Statistics 領域の Result に結果が表れます (図 59)。
図 59 IOI 計算結果
40
入射光と各断面のオーバラップ積分 (Input Overlap Integral Scan - IOIS) の計算
・各 X-Y 断面で入射光と出力光を比べます。
・Z 方向での入射光に対するパワー透過率を計算します。
作業手順
1. Slice Chooser の Orientation 欄の X-Y Plane を選択します。
2. Analysis Tools ウィンドウで IOIS タブをクリックします。IOIS タブが現われます(図 60)。
図 60 IOIS タブ
Note IOIS 計算パラメータについては初期設定をそのままご利用ください。
41
3. IOIS 計算を行なうには Calculate ボタンをクリックします。結果のグラフが Overlap Scan ウィンドウに現われます(図 61)。
図 61 IOIS 計算結果
Note － IOIS 計算は Z 軸上の各位置での光の分布とオーバーラップ積分を計算します。
42
Far Field Transform の計算
作業手順
1. Slice Chooser の Orientation 欄の X-Y Plane を選択します。
2. スライダの位置を 7.6um まで移動します。
3. Analysis Tools ウィンドウで Far Field タブをクリックします。Far Field タブが現われます(図 62)。
図 62 Far Field タブ
Note 任意の断面と任意の DFT 成分を選択してファーフィールド計算を行なえます。
4．以下の情報を入力します。
DFT Result : Ey
X -axis Angle: 83.3056(または▲ボタンで最大値を設定)
Y -axis Angle: 85.6600(または▲ボタンで最大値を設定)Wavelength: 1.4Refractive Index: 1
5. ファーフィールド計算を行なうには Calculate ボタンをクリックします。
43
6. ファーフィールド分布が レイアウトウィンドウの Far Field タブに現われます(図 63)。
図 63 Far Field 計算結果
7. 計算結果を保存するには, Analysis Tools ウィンドウの Export をクリックして下さい。
観測ツールを使った解析
作業手順
1. Tools > Observation Area Analysis メニューをクリックします。Observation Area Analysis ダイアログボックスが現われます(図 64)。
図 64 Observation Area Analysis ダイアログボックス
44
2. Observation Point タブをクリックし, 観測点の解析を行ないます。
a. 時間応答の表示方法
i. Time (fs)をクリックします。
ii. Label の下に表示されている観測点のチェックボックスを選択します。
iii. グラフの下に表示されている電磁界成分のタブから任意のものを選択します。
iv. Upgrade Graph をクリックすると, グラフが表示されます(図 65)。
図 65 Observation Point Analysis － 時間応答のグラフ
b. 周波数応答の表示方法
i. Frequency(DFT)をクリックします。
ii. Label の下に表示されている観測点 ObservationPoint2 のチェックボックスを選択します。
iii. 電磁界成分 Ey を選択します。
iv. 周波数/波長の範囲とサンプリング点数を指定します。
Minimun wavelength : 1.2 umMaximum wavelength : 1.6 umSampling point : 1000
v. Upgrade Graph をクリックすると, グラフが現われます(図 66)。
45
vi. Wavelength/Frequency (λ/□)ボタンをクリックすると 横軸の単位を変更できます。
図 66 Observation Point Analysis － 周波数応答のグラフ
c. 入射光で正規化した透過率の表示方法
i. Frequency(DFT)をクリックします。
ii. Label の下に表示されている観測点 ObservationPoint2 のチェックボックスを選択します。
iii. 電磁界成分 Ey を選択します。
iv. 周波数/波長の範囲とサンプリング点数を指定します。
Minimun wavelength : 1.2 umMaximum wavelength : 1.6 umSampling point : 1000
v. Normarized with にチェックを入れます。
vi. Input Plane リストから Input Plane 1 を選択します。
vii. dB をクリックします。
46
viii. Upgrade Graph ボタンをクリックすると, グラフが表示されます(図 67)。
図 67 Observation Point Analysis － 入射光で正規化した周波数応答のグラフ
Note 曲線の種類を 振幅, 位相，実部, 虚部, デシベル表示から選ぶことができます。
3. モデル作成時に レイアウトウィンドウに観測面や観測線を配置している場合は, Observation Area タブやObservation Line タブ(2D 解析のみ)をクリックすると, 観測点と同じ要領で観測ツールの解析を行うことができます。
47
結果の出力
任意の断面の DFT の計算結果や屈折率, ポインティングベクトル, レイアウトの情報を OptiFDTD_Analyzerから出力し, 任意の場所で利用することができます。
データファイルの出力
作業手順
1. File > Export メニューをクリックします。Export Data ダイアログボックスが現われます(図 68)。
図 68 結果の出力
2. 出力したい結果を選択(チェック)し, Export ボタンをクリックします。
