FDTD吸收率計算


一般情況下,相對的吸收率定義為A=1-R-T,R和T分別是反射率和透射率,均為正值,沒有必要專門設置一個計算吸收率的監視器。一般僅需要將透射率T放到器件的透射方、反射率R放在光源的背后即可。
實際上,只有周期結構平面波類型的光源(以及波導類的模式光源等)計算透射率和反射率才有物理意義。此時,只需要在透射率區添加一個透射率監視器,在光源背后,或者在光源與結構之間添加反射率監視器就可以。周期結構實際上也可以統稱為光柵結構,因為是無限周期的,如果有高級衍射,或者需要分析不同衍射級的透射率反射率,需要使用光柵分析腳本。
腳本語言:

T=-transmission("T");
R=transmission("R");
A=1-T-R;
f=getdata("T","f");
plot(c/f*1e9,A,"wavelength(nm)","absorption");

transmission函數的使用,透射率反射率正負號問題:
transmission函數根據普適的定義通過對能流密度(頗印庭矢量的實部)積分然后與光源功率相比,獲得強度(功率)反射率或透射率,是歸一化的結果。由於不使用教科書中常用的反射/透射強度與入射強度之比,因此適合於用近場量的計算。在頻域監視器里面只要在Data to record 中勾選 Output power即可。
由於涉及頗印庭矢量的積分問題,因此,就有積分面(或線)的法向問題。 Lumerical規定面(或線)的法向沿坐標軸正向為正,否則為負。能流密度總是正的,因此,積分的結果,如果能流密度沿坐標軸正向,transmission給出的就是正的;否則,如果能流密度沿坐標軸負向,transmission給出的就是負的。而透射率反射率在物理上總是正的,因此,對於負的結果需要將其轉換為正。在Visualizer里面,可以直接選-Re,在Script里面,可以在transmission前面添加負號以得到物理上正確的結果。如果你查看一些分析組和一些Script,里面有負號就不足為奇了。
注意事項:
1:如果得到的透射率或反射率有正有負,說明仿真設置有問題,參見這個帖子。
2:對於光柵結構,transmission給出的所有衍射級的總透射反射率。如果要得到某衍射級的透射反射率,需要使用Grating 函數,專用分析組grating_transmission。
3:原則上此函數之能用於分析周期物體+平面波光源,不能用於分析非周期物體,例如粒子散射+TFSF,因為此時TFSF的光源功率將隨其尺寸大小而變,因此在TFSF里面監視器得到的結果將與TFSF的橫向大小有關。
4:Data to record 中的Px Py Pz是頗印庭矢量的三個分量,是空間坐標x,y,z 和頻率f/波長的函數,而Output power是透射率反射率,只是頻率f/波長的函數。一般不需要記錄Px Py Pz,以節省內存。


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