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    [分享]Ansys Lumerical | 對(duì)鐵電波導(dǎo)調(diào)制器進(jìn)行仿真應(yīng)用 [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2023-05-22
    說明 rt"\\sOlMB  
    g|W~0A@D  
    在本例中，我們仿真了使用BaTiO2的鐵電波導(dǎo)調(diào)制器，BaTiO2是一種折射率因外加電場(chǎng)而發(fā)生變化的材料。該器件的結(jié)構(gòu)基于文獻(xiàn)[1]。我們模擬并分析了給定工作頻率下波導(dǎo)調(diào)制器的有效折射率與電壓的關(guān)系。 sO6+L #!  
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    背景 6MZfoR  
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    鐵電波導(dǎo)由硅層和玻璃襯底上的BiTiO3（也稱為BTO）層組成。BiTiO3晶體的取向?yàn)榫w的[011]方向平行于光傳播方向（y方向），[001]方向沿著z方向。BiTiO3層的頂部的非晶硅可以形成脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以限制橫向（x方向）的光分布。金電極觸點(diǎn)被放置在離非晶硅脊波導(dǎo)兩側(cè)1μm遠(yuǎn)的地方。 !]W6i]p  
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    M[N|HsI8?  
    在本案例中，我們首先使用CHARGE求解器模擬不同偏置電壓下，波導(dǎo)橫截面上的電場(chǎng)分布。然后，我們根據(jù)對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)分布變化來計(jì)算BiTiO3材料折射率的變化，并模擬分析出不同偏置電壓下波導(dǎo)的有效折射率。 HgbJsv$  
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    步驟一：用CHARGE模擬電場(chǎng)分布 *#~3\{  
    在建立好模型后，我們將陰極觸點(diǎn)設(shè)置為定值0 V，陽(yáng)極觸點(diǎn)設(shè)置為掃描模式，掃描范圍為1-5 V，掃描點(diǎn)間隔為0.5 V。 n}a# b%e  
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    GAQVeL1  
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    設(shè)置完成后，運(yùn)行仿真程序?qū)⒆詣?dòng)進(jìn)行模式，掃描結(jié)果將由電場(chǎng)監(jiān)視器記錄并將數(shù)據(jù)保存在WG_Efield.mat文件中。 nc([e9_9v  
    wN;o++6V  
    #t9&X8:U  
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    步驟二：使用MODE分析有效折射率 BoFJ8Ukq|  
    為了計(jì)算不同電壓下鐵電波導(dǎo)的有效折射率，我們需要使用MODE模塊中的FDE求解器。FDE求解器可以分析出各類波導(dǎo)橫截面上的導(dǎo)模和導(dǎo)模對(duì)應(yīng)的各類光學(xué)參數(shù)，因此在本步驟中，我們可以使用FDE求解器分析出鐵電波導(dǎo)橫截面有效折射率與偏置電壓的關(guān)系圖。首先，我們將上一步中得到的包含不同偏置電壓下電場(chǎng)分布的WG_Efield.mat文件，通過預(yù)留的接口導(dǎo)入到FDE求解器中，如下圖所示。 eml(F  
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    在實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)數(shù)據(jù)的傳遞后，可以通過控制偏壓參數(shù)（圖中bias_point）來切換不同電壓下的電場(chǎng)分布。這樣我們只需要對(duì)偏振參數(shù)進(jìn)行掃描，就能得到不同電壓下鐵電波導(dǎo)的有效折射率。需要說明的是Lumerical計(jì)算不同電場(chǎng)分布對(duì)BaTiO2材料折射率的影響是通過編寫腳本程序?qū)崿F(xiàn)的，可在上圖setup-script中查看詳細(xì)處理過程。如果使用者需要替換其它鐵電材料或者改變鐵電材料波導(dǎo)傳播方向與電場(chǎng)的角度，可根據(jù)使用情況對(duì)腳本程序進(jìn)行對(duì)應(yīng)修改。 &EZ28k"x  
    %$S.4#G2  
    掃描完成后，可通過腳本程序提取出波導(dǎo)的有效折射率與偏置電壓的關(guān)系曲線，如下圖所示： Hz28L$  
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