模式光源的设置

本节是关于模式光源设置的介绍。

在求解器选项卡中选择Mode后，在复合视图中创建模式光源，并在自动弹出的编辑属性界面中设置参数。

模式光源

• 模式光源可以求解注入面的本征模式，并作为光源注入到仿真区域；
• 在3D仿真中，本征模式是在平面上计算的，而在2D仿真中是在直线上计算的；
• 模式求解器使用与FDTD算法相同的离散网格。

模式光源的设置

通用设置

注入

Injection选项卡用于设置光源的注入轴和注入方向。

Name	Description
Incident axis	下拉选择模式光源的注入轴。
Direction	模式光源的传播方向，Forward为正向传播，Backward为反向传播。

旋转

关于旋转的设置，请参阅光源的通用设置。

通用

General选项卡用于设置光源的振幅和相移。请参阅光源的通用设置。

多频点

默认情况下，模式光源会计算指定频率范围中心频率的模式，并在所有频率中注入该模式。在中心频率处，由模式不匹配引起的误差较小，这种方法在单频和窄带仿真中非常有效。但在宽带仿真中，随着频率范围的增加，模式不匹配的误差会逐渐增大。因此，在宽带仿真工程中，建议启用多频点选项，以有效减少模式不匹配的误差，提升仿真精度。

Name	Description
Multi-frequency field	多频域，可以求解多个频率点的模式分布。
Frequency points	指定将计算多少个频率点的模式分布，增加频率点会增加仿真时间，建议仿真初期使用比较少的频率点。

模式选择

默认情况下，模式源将注入具有最大有效折射率的模式（Fundamental mode）。您还可以在Mode Selection中选择Fundamental TE Mode或Fundamental TM Mode来控制自动选择的模式的极化状态。使用这些设置选择的模式将在修改结构时自动更新，您也可以点击Update Modes来查看。这对于波导几何参数的扫描任务非常有用。

在Mode Selection中选择“user select”可以选择任意模式。在这种情况下，点击模式源编辑窗口中的Select mode按钮可以启动模式求解器。

• 模式列表
  Mode list选项卡显示解模得到的模式信息。

Name	Description
Mode#	模式序号。
Effective index	模式的等效折射率。
TE/TM fraction	模式中TE和TM模式能量分布相对大小。
Loss	模式的传输损耗；即光信号在波导器件中由于吸收、散射等因素引起的能量衰减。
Wavelength	每个模式对应的波长。
Mode name	模式名称。

• 光束轮廓

Beam profile选项卡用于绘制所选模式的数据图像。

Name	Description
Results	允许用户指定绘制的数据类型，下拉选择Mode fields和Index两种数据类型。
Components	Results选择Mode fields时，分量可选择：E Magnitude，Ex，Ey，Ez，H Magnitude，Hx，Hy，Hz；Results选择Index时，分量可选择：Index_x，Index_y，Index_z。
Scalar	Abs：所选分量的模； Re：所选分量的实数部分； Im：所选分量的虚数部分； Phase：所选分量的辐角。
Refresh	更新图像。
Show/Hide 3D plot	展示/隐藏三维图像。
Visualize data	打开数据可视化窗口。
Plot in new window	将图像绘制在新的窗口。

• 模式设置

Name	Description
Incident axis	模式光源的注入轴（注入平面的法向），只读参数。
Incident mode#	选中模式的模式序号。
Total modes	设置需要求解的模式数量。

• 频率

Name	Description
Frequency	求解模式的频率，只读参数。
Wavelength	求解模式的波长，只读参数。

• 猜想

Name	Description
Use max refractive index	使用结构的最大折射率进行模式计算。
Guess value	指定模式计算的折射率；用于计算接近用户自定义的等效折射率值的模式，取消勾选Use max refractive index时启用该项。

• 弯曲波导

当求解弯曲波导的模式时启用该项。

Name	Description
Bend radius	弯曲波导的曲率半径。
Bend waveguide width	弯曲波导的宽度。

• TE/TM

Name	Description
Quasi-TE	准横向电场模式；Quasi-TE模式电场主要集中在垂直于传播方向（横向），在传播方向（纵向）可能存在一些非零的电场分量，而TE模式电场完全集中在垂直于传播方向（横向），即传输方向（纵向）上没有电场分量。
Quasi-TM	准横向磁场模式；Quasi-TM模式磁场主要集中在垂直于传播方向（横向），在传播方向（纵向）可能存在一些非零的磁场分量，而TM模式磁场完全集中在垂直于传播方向（横向），即传输方向（纵向）上没有磁场分量。
All	全部模式。

• 边界

Override default boundary选项卡勾选时启用该项，用于覆盖默认的边界条件。

Name	Description
X/Y axis min	选择边界条件的类型：PML，Periodic，PEC，PMC。
X/Y axis max	选择边界条件的类型：PML，Periodic，PEC，PMC。

• 高级

Name	Description
Sampled material sampling type	下拉选择材料数据采样方式：Linear interpolation：使用线性插值的方式获取材料数据，所获取的材料数据在频率上可能是不连续的；Fit model：使用多系数材料模型拟合Sampled材料数据。
Analytic material sampling type	下拉选择材料数据采样方式：Analytic model：使用Analytic材料的模型数据；Fit model：使用多系数材料模型拟合Analytic材料数据。
Automatically remove PML modes	自动移除PML模式。
Threshold for PML mode removal	移除PML模式所需满足的阈值。

• 解模

Name	Description
Solve modes	通过点击此按钮，模式求解器将根据用户设置的参数求解模式。

模式分析

点击Mode Analysis，进入Mode Analysis页面，该页面允许用户选择添加所需的模式分析。

Name	Description
Frequency analysis	对特定的模式进行频率扫描。可以用来计算光在波导中传播时产生的色散、损耗等问题。
Bent analysis	对波导的弯曲半径进行扫描。可以用来计算光在不同弯曲半径的波导中传播时的有效折射率和损耗等问题。

此外，模式分析还支持用户进行自定义分析。

几何尺寸

Geometry标签页用于设置光源的几何尺寸，请参阅光源的几何尺寸设置。

波长/频率

Wavelength/Frequency标签页用于设置光源的波长/频率信息，请参阅光源的波长/频率设置。

案例：布拉格微腔

本案例使用模式光源求解注入波导的光模式，并选择TE偏振模式来激发谐振微腔。具体细节请参阅布拉格微腔。