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這篇展示如果沒有CAD檔，要如何使用內建結構函數來設計結構
模擬範例檔名
Example_Rectangular_Waveguide_01.zip
下載連結
Google 雲端硬碟
https://drive.google.com/file/d/0B-kLnR35mdcxdjNjRzVHRnk1c1E/view?usp=sharing
Mega
https://mega.nz/#!ex1mCSJS!dW3gCOW7ywfS8w_wpkNljRmXgfdIZfEaGWwWh3bxozw
風行模擬結果
Paper的結果
來源： Reference from
Phys. Rev. Lett. 96, 233901 – Published 13 June 2006
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.96.233901
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在這個範例裡，我們示範如何模擬
Phys. Rev. Lett. 96, 233901 – Published 13 June 2006
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.96.233901
這篇Paper的結構，並將結果做交互的對照
從Paper的Figure 1及 Figure 2.可看到此為一Rectangular Waveguide 的週期結構
材料為完美電性導體(PEC)
其X,Y週期為d,有一對照的參數a, 波導的長度、寬度、高度分別為 0.9a , 0.2a , 0.2a
另外其觀察範圍為 Frequency (c/a) [0.2-1.1].
設定參數
設定參數
1. 定義總x,y,z長度相等於模型檔案，然後調整適當的各軸解析度
2. 按【建立網格 Cad to Grids (Create)】按鈕建立模擬網格
第一個例子為d=1.1a
若我們定週期為a=500nm (500e-9m)
d=550nm, (X, Y length)
1.勾選要使用的材料
2.輸入內建結構函數
3.執行區塊內的指令函數
4.檢查結構是否正確
5.確認後輸出結構
內建結構的寫法則如下，使用材料為PEC (完美電性導體)
gdx是(grid) dx的大小, gdy = dy. gdz = dz;
ib= X grids, jb= Y grids, kb= Z grids;
icenter= ib/2; jcenter= jb/2; kcenter=kb/2;
內建結構函數 矩形孔洞 Square Hole 參考 : 內建結構
%=================矩形孔洞 SquareHole===========================
lengthx=450e-9; % 長0.9a
lengthy=100e-9; % 寬0.2a
lengthz=100e-9; % 高0.2a
nindex=1^2;
sigma=0;
choice='PEC'; %E_Iso,PEC,M_Iso,PMC,E_Model1,M_Model1,EM_Model1
gridtype=-1; %
xposition=icenter*gdx;
yposition=jcenter*gdy;
zposition=kcenter*gdz;
Iso_SquareHole(choice,gridtype,nindex,sigma,xposition,yposition,zposition,lengthx,lengthy,lengthz)
%=================矩形孔洞 SquareHole===========================
最後檢查結構，按 輸出Output
1.設定頻譜分析 & 觀測波長範圍
2.檢察波源
若我們定週期為a=550nm (550e-9m)，
那麼此時的週期頻率位置則為 =光速/波長=3e8/550e-9 = 545THz
這個頻率點即為1 Frequency(c/a)，也是週期影響 (Grating Effect) 的位置。
那麼我們的觀測位置則為 0.2*545THz 至 1.1*545 THz，取一個值設定如下圖
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模擬結果比對
d=1.2a, 1.0a 作法同上 (可下載附件參考)，下圖為 d=1.2a =600 nm
風行模擬結果
Paper的結果
來源： Reference from
Phys. Rev. Lett. 96, 233901 – Published 13 June 2006
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.96.233901
% ========= 此篇Paper Normalized 開孔率的方式說明 ===============
注意Paper中的Y軸為Normalized Transmission，其值大於1
風行所模擬出來的資料是單純100%裡共有多少穿透。若要計算除上開口率的值就需後處理
對Rectangular Waveguide 穿透率除上開孔所佔的比例即可得
例如
d=1.0a計算出來的 Transmission/開口佔整個週期面積的比例
其中 『開口佔整個週期面積的比例』= 0.9x0.2＝0.18
d=1.1a時
開口佔整個週期面積的比例=0.9*0.2/1.1/1.1=0.148760331
d=1.2a時
開口佔整個週期面積的比例=0.9*0.2/1.2/1.2=0.125
如下表，白色為計算出來的結果，綠色部分則為除上開口率的方式所得的值
最後就能得到與Paper一樣的結果了
從結果可看出，d=1.0a時在 Frequency (c/a) =1.0的位置附近，會出現Grating effect 或稱 (Wood's anomaly)
d=1.1a則位置在 (c/1.1a) = 0.909 左右
d=1.2a則位置在 (c/1.2a) = 0.833 左右
當所有資料都除上開口率後，其頻率大於Grating effect的值都會趨近於開孔所佔的比例
因此當我們對開孔率做歸一化後，其值皆為1
那麼穿透率最大值的地方究竟發生什麼了，從頻譜上我們看不出
此時就需要利用場圖 (CW) 來作為輔助觀看究竟發生什麼事了
場圖(Field Pattern)分析
1.設定觀測波長
2.檢察波源
d=1.1a時其峰值的位置大概在911nm，計算場圖的設定只要將波源改CW，而波長設定好即可，如下圖
擴充畫圖顯示功能
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使用週期條件，為模擬單一單元(Single cell)，就能模擬出無窮多的結構，那如果想要看多一點cell合在一起的表現，可以使用內建週期結構擴充的畫圖功能
選擇
其他 (Other)=>週期結構擴充 (Period Extend) 的選項，來顯示我們想要的週期數量
(注意！只是單純複製顯示，並不實際產生這麼大的結構來做模擬，此功能只是方便為週期結構顯示用)
例如這裡我們設定X複製量為4，Y複製量為3，則得到的『顯示』效果如下
暫態場分析功能
若在模擬計算有勾選
☑暫態場輸出 (Output Temp-Fields)
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