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[fachienchong]

尊敬的各位老师：

首先来介绍一下我仿真的基本设置，自定义光源z轴负方向打进结构，进而转化成波导模式。频率3.4THz。波导和设计区域介质index=3.6，背景空气index=1。

首先逆向设计需要进行一次forward仿真，在forward仿真中不收敛。

https://innovationspace.ansys.com/forum/forums/topic/ansys-insight-fdtd-he-varfdtd-changjiandefasanyuanyinyijichuli/我看了这个帖子，将所有边界调整为metal，依然不收敛，我进一步缩减时间步长至0.5仍然不收敛。请问我下一步该如何调整？以下附上forward仿真的log，可以看出一直在1e-1量级震荡。

感谢您的回复

fachien

[GuanYo Dong]

你好

Troubleshooting diverging simulations in FDTD – Ansys Optics  
目前是單一個fsp文件仿真發散的問題嗎?

不知道您測試了多久?您截圖的情況軟件還沒有定義為發散,
仿真中稍微震盪到大於1一些些都是可能的。

如果是像參考網址那樣提示發散了,除了邊界跟時間步長,請檢查
1.材料要確認虛部是否都是>0
2.您的仿真區域,在光前進的方向,是不是有比較厚的層狀結構?超出5個波長厚? 比如空氣層
  有的話先不管正確性，請先減薄到更小一些試試看,來觀察你看到的log中的情況是否改善

莎益博 董冠佑

[fachienchong]

你好

感谢您的回复

目前是第一次迭代中正向仿真的问题。

我这里只截取了log的片段，如果将仿真时间耗尽还是会出现发散的情况。直到仿真结束还是在1e-1数量级震荡。

设置的材料中没有虚部。

另外关于您提到的层状结构，在第一次迭代时，光束会直接打在由空气和介质的平均值所组成的结构上（index=2.3 如上图红色区域），光束并不经过空气层。

fachien

[GuanYo Dong]

你好

我們的任何邊界,如果有一點反射,就會在仿真邊界跟空氣邊界之間來回震盪,
如果空間大,這些光要走得很遠才到monitor ,這容易造成很難收斂
比如您打入的紅色區域,下方有部份能量透過紅色與空氣的邊界,那此邊界跟FDTD的邊界之間就看到厚的空氣層了

另外也可能您的仿真範圍比較大,相對而言仿真時間設定的太短,
建議用仿真區域對角線(2D或是3D對角線長度)10倍的時間來填寫FDTD第一頁的時間設置,當然這樣仿真會慢許多

我目前感覺,仿真目的跟模型可能設置上有一些觀念上不正確
舉例光打入波導,常常仿真的波導下方有基板,但是我們通常不想看透過基板的部分了,會把仿真邊界設定在基板里,
除非此基板的厚度經過設計要考慮波動的效應,不然極少納入仿真範圍  Inverse Design of Grating Coupler (2D) – Ansys Optics  
如何界定仿真區域跟仿真目的有很大的相關，https://mp.weixin.qq.com/s/w-PLwJT0vO5pNmEndfBdsg   您可以參考這個思考一下您的模型
或是是否需要尋求原廠或是購買渠道的技術支持

莎益博 董冠佑

[fachienchong]

你好

感谢您的回复。

针对您提到的空气层的问题，我进一步将fdtd区域缩小，目前优化区域下方到fdtd的z min的距离小于一个波长了。如下图所示

目前看来这样还是不能收敛，一直在1e-1量级震荡。

仿真时间为1e+8fs，仅作为测试使用。在我们之前的经验里，同样的仿真区域会收敛提前结束仿真。

我还需进一步介绍我的模型，正如您给出的光栅耦合器逆向设计的案例，我的仿真中光束从z轴向下打入结构（光栅），经优化区域后向x轴负方向有波导模式。之所以没有基板是因为需要与我们现行的工艺对接，要求独立的材料四周仅有空气存在。是否加入基板之后仿真不收敛的情况会有改善呢？

另外如果我想在器件下方垫入一个金反射层，我应该如何考虑呢？是否像您说的将仿真边界放在金层内部？

fachien

[GuanYo Dong]

你好

我建議你先放一個movie monitor,觀察光走了什麼樣的路徑後,強度突然變很強，或是看光的能量主要被關在哪個空間
除了光看的上下方向,通常打入波導,波導的另一端我們會設置超出PML邊界,那現在又看到空氣介面也會有反射的現象,橫向可能也有光被trap住了

如果要放一個金屬，那下方可以用金屬邊界,並且仿真下邊界放在金屬中。

發散模型這樣找問題挺難猜的，真心建議您找可以看檔案的協助。
並且看到您的截圖,該版本應該比較舊，不存在合法版本了。

莎益博  董冠佑