网站dns,装修别墅,个人空间网站模板,行业网站 cms本系列主要讲解如何利用lumerical公司的FDTD软件仿真拓扑光子绝缘体的能带结构。主要包括以下几方面的内容#xff1a;1#xff09;前言2#xff09;光子晶体结构分析3#xff09;能带结构仿真与软件设置4#xff09;边缘态仿真与软件设置5#xff09;抗散射仿真与软件设…本系列主要讲解如何利用lumerical公司的FDTD软件仿真拓扑光子绝缘体的能带结构。主要包括以下几方面的内容1前言2光子晶体结构分析3能带结构仿真与软件设置4边缘态仿真与软件设置5抗散射仿真与软件设置6单向仿真与软件设置7其它仿真1、 仿真目标本系列的仿真工作是基于文献[1]采用石墨烯型光子晶体构成拓扑界面如下图所示红色和蓝色界面处。当圆极化电偶激子光源位于拓扑界面附近时不同极化方向的光将向左或者右传播出现单向传播的现象如下图所示。本文目标是讲解如何进行这种单向传播的仿真。2、仿真整体流程和各部分解释仿真采用FDTD2019版本相应的程序已经上传到GitHub[2]。仿真过程中包含一个工程文件工程界面如图所示。工程界面中包含器件几何结构、光源、仿真区域场强监视器等几部分。1器件几何结构部分解释利用手动和参数化设置几何体和光子晶体仿真结构。设置过程简单无特殊注意的地方。2光源部分解释仿真过程中需要圆极化电偶激子光源本文利用两个电偶激子光源来构成一个水平x放置初相为0一个竖直y放置初相为90或者-90决定左旋h或右旋圆极化并将光源整体放置在拓扑界面处。下图中①设置初相②设置光源水平或者竖直放置。设置仿真波长通过本系列第五节的透射谱可知该拓扑界面波导可以传播1.432μm波长的光。此处也可以设置为其它可以传播的光波长。3仿真区域和监视器部分解释仿真区域设置简单合理即可。设置仿真时间本文为150fs设置网格尺寸设置边界条件等微波频段仿真时仿真时间、网格尺寸都要相应增大很多。设置监视器在光子晶体层中间位置。3、仿真结果点击run开始仿真仿真完成后右键查看监视器monitor_mid的电场E分布。打开后会发现没有传播的电场分布如下面上图所示原因是calor bar设置不合适。于是点击下图中①位置然后在②处调整数值的范围本文是0-10然后可以清楚的看到单向传播的电场分布。文献中的单向传播电场分布图如下图通过设置sy光源的初相为90或者-90得到本文仿真结果如下图可以看到左右单向传播的电场分布图。4、补充说明本文的拓扑界面是基于能谷自由度的本文采用了两个电偶激子垂直放置然后得到了单向传播的结果。但其它很多文献中的拓扑结构不是基于能谷自由度的故该光源的设置方法可以试一试但不一定能得到单向传播的结果。文献[3]中利用4个电偶激子初始相位依次相差π/2得到了单向传播的结果也可以试一试结构如下图a所示。参考文献[1] HE, Xin-Tao, et al. A silicon-on-insulator slab fortopological valley transport. Nature communications, 2019, 10.1: 872.[2]https://github.com/AAAAA521/Topological-photon-simulation[3]Yang, Yuting, et al. Visualization of a unidirectionalelectromagnetic waveguide using topological photonic crystals made ofdielectric materials. Physical review letters 120.21 (2018): 217401.
