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hazheng

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[交流] 基于Lumerical FDTD Solutions 2020计算WO3/W薄膜的反射率已有2人参与

本案例以wo3/w薄膜为例，介绍fdtd中反射率测量的主要过程。软件版本为lumerical的fdtd solutions 2020a。

PS：小木虫上传图片太麻烦了，图片就没有贴上去。大家可以通过如下链接查看图文并茂版：

https://www.jishulink.com/conten ... 7-b6b8-f05f25589519

下面介绍主要步骤：

1. 导入材料
由于wo3材料在fdtd的材料库中没有内置，需要自己查找并导入，对于一般材料可以从如下网站中查找相应折射率：

http://www.ioffe.ru/sva/nsm/nk/

https://refractiveindex.info/

https://refractiveindex.info/

点击materials，

在弹出的窗口中，点击add，在弹出的选项框中选择sampled 3d data。

点击import，在select file中选择折射率文件，导入即可。

2. 添加结构
结构添加通过structures添加，选择rectangle，添加wo3薄膜，

设置结构参数，可根据图中参数进行修改，

材料选择刚才导入的wo3。

其他两项设置默认即可，不用修改。

相同的思路，添加w层，wo3是在w上方，因此设置的时候z方向的数值应契合好。相关设置如下：

3. 设置fdtd region
点击simulation，添加fdtd。由于是薄膜结构，x和y方向是无限延伸的，因此x，y方向设置成周期性边界条件，周期性边界条件的情况下pml可以设置成steep
angle，以提高计算速度。

结构尺寸上按需求设置，x，y方向没有特别要求，z方向最小值应设置在w层中，最大值在wo3上方，同时远离结构至少半个波长。其他不需要特别修改，默认即可。

4. 添加mesh
点击simulation右方的下拉菜单，添加mesh。建模设计过程没有明显的先后次序要求，mesh什么时候设置都可以。网格有两种添加方案，一是设置mesh的尺寸，二是基于结构，这里主要考虑wo3/w薄膜反射率，可以把mesh加到wo3上。

5. 光源设置
点击sources，加入光源。光源选择平面波，入射方向设置z负方向。光源尺寸大于fdtd尺寸（如果没有大于会在仿真时自动拓展），光源放置在结构上方，具体可以对比结构尺寸和光源尺寸查看。

随后设置入射光波长范围，这里设置成0.4~0.9。

6. 监视器设置
主要设置反射率监视器。

监视器类型选择frequency-domain field and power。

监视器选择z-normal，xy平面尺寸大于fdtd尺寸，大了无所谓，超出的部分不会记录数据，主要是设置z方向的位置。反射率监视器在光源和fdtd上边界中间。

在general选项中，点击set global monitor settings，

frequency points数量设置为50，这个数值越大，谱线越光滑。

7. 检查运行内存
点击check，选择check simulation and memory requirements，

保证mesh和running
simulation不超过电脑内存大小，否则无法计算，需要降低精度才能计算。

8. 运行
上一步检查没有问题的话，点击check旁边的run，运行即可，等待运行结束。

一般会提前结束，提前结束的条件是autoshutoff的数值满足fdtd中设置的停止条件。

9. 结果分析
右键点击r，可以查看该监视器平面的电场磁场等信息，选择t，查看反射率信息。

反射率曲线如下图所示

另外，fdtd仿真得到的计算结果，也可以导入matlab中进行进一步的数据处理。

欲将反射光谱导入matlab，可以在script prompt处输入以下语句：

r0=getresult('r','t');

r=r0.t;

lambda=r0.lambda;

matlabsave('wo3.mat',r,lambda);

最后欢迎关注微信公众号：320科技工作室。

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