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[Qingyun Li]

孙老师，您好。我在模拟二维光子晶体平板，中间遇到一些问题，需要向您请教。

1. TE和TM分别是哪个方向？如何改变光源的偏振方向，从而得到自己所需的TE和TM模式的能带图？
2. 下面右图中，ax,ay,az分别表示什么？应该如何设置？谢谢

[barry Qin]

A1：在光子晶体平板的仿真里，一般TE模是电场处于xy平面内，TM模是磁场处于xy平面内。但根据习惯不同，定义可能有区别，如果有具体的仿真目标和参考文献的话，一定要先查明文献的电磁场主分量方向，以此为准，不局限在TE和TM的名称上。相关解释可以参照这个帖子：Ansys Insight: 有关TE、TM偏振以及模式光源的问题

A2：关于这些ax,ay,az这些参数的解释，其实在这个分析组的setup script里就有注释，里边写到，ax、ay、az是“the lattice period in each direction for rectangular or cubic lattices”也就是每个方向的晶格周期。

[Qingyun Li]

非常感谢您的解答。但是我还有一些疑问

1.在二维光子晶体平板能带结构的计算中。如何设置，来得到自己所需的TE或TM的能带图？在"Rectangular photonic crystal bandstructure"中有提到，在2D模拟中，dipole cloud中改变Electric dipole和Magnetic dipole可以获得TE或TM的能带图，如下图所示。我试了，确实可以。但在“Bandstructure of planar photonic crystal with a hexagonal lattice”没有什么变化。不知如何设置可以得到TE和TM的能带图？

2.Bandstructure of planar photonic crystal with a square lattice和Bandstructure of planar photonic crystal with a hexagonal lattice中，晶格周期（即a）均为0.5微米。他们在dipole cloud中，ax,ay,az的数值设置为什么一样？如下图。另外，az的设置有意义吗？因为对于二维平板光子晶体，在z方向只有一个周期。

期待您的解答，谢谢。

[barry Qin]

 

您好，这两个问题的答案其实也藏在脚本代码里

A1：案例里说dipole cloud中改变Electric dipole和Magnetic dipole可以获得TE或TM的能带图，细究代码，其实dipole_type用在了dipole光源的设置里，例如：

adddipole;

set(“theta”, rand*360);

set(“phi”,rand*360);

set(“dipole type”,dipole_type);

换言之，分析组里的这一项调整，实际的调整对象为偶极子光源的光源类型，在Lumerical官网的“Dipole source – Simulation object”一文里描述了这一项设置的含义，通过更换偶极子光源的类型，然后运行脚本计算，就能得到TE和TM的能带图。

在“Bandstructure of planar photonic crystal with a hexagonal lattice”一文中，这个案例中上述的方法同样成立，我做了一下对应的仿真，发现图像其实是存在差异的，虽然差异较小，但确实是TE和TM两种不同的能带图。

 

A2：案例的分析组脚本是六个案例通用的，相关参数也是，不同的案例由不同的lattice type决定，即：

# lattice type: 1 if 2D rectangular lattice, 2 if hexagonal lattice, 3 if 3D rectangular lattice,

#4 if fcc lattice, 5 if bcc lattice, 6 for woodpile

在平面结构里，az确实是没有意义的，例如latticetype==1时：

if (lattice_type==1){ # if rectangular 2D lattice

for(i=1:n_dipoles) {

adddipole;

set(“name”,”s”+num2str(i));

set(“override global source settings”,1);

set(“set frequency”,1);

set(“frequency start”,f1);

set(“frequency stop”,f2);

set(“x”,(rand-0.5)*ax*0.6);

set(“y”,(rand-0.5)*ay*0.6);

set(“z”,(rand-0.5)*z_span);

set(“phase”,rand*360);

set(“dipole type”,dipole_type);

set(“theta”,theta);

set(“phi”,rand*360);

}

}

并没有使用到az。

而对3D模型：

if (lattice_type==3) { # if 3D rectangular lattice

for(i=1:n_dipoles) {

adddipole;

set(“name”,”s”+num2str(i));

set(“override global source settings”,1);

set(“set frequency”,1);

set(“frequency start”,f1);

set(“frequency stop”,f2);

set(“x”,(rand-0.5)*ax*0.8); # keep dipoles 20% away from bloch boundaries to inject properly

set(“y”,(rand-0.5)*ay*0.8);

set(“z”,(rand-0.5)*az*0.8);

set(“phase”,rand*360);

set(“dipole type”,dipole_type);

set(“phi”,rand*360);

set(“theta”,rand*360);

}

}

az就起到了作用。

关于ax、ay、az如何定义周期，在您所说的模型里为何设置相同，也可以从代码看出。

如果对代码方面了解较少，可以参考“Lumerical scripting language – Alphabetical list”里的指令解释对应着来理解。