本期我們看一個(gè)CST軟件非線性材料的應(yīng)用，通過直流電場(chǎng)來改變光路徑。

 

先看個(gè)耦合器，已經(jīng)設(shè)計(jì)好，波導(dǎo)材料折射率12.07，頻率Freq=193.414THz，

 

 

 

 

 

背景距離加一點(diǎn)點(diǎn)，這樣端口不會(huì)貼到邊界，背景材料為二氧化硅，nSiO2=1.53。

 

 

 

 

 

四個(gè)波導(dǎo)端口：

 

 

時(shí)域仿真結(jié)束后，可見S31=S41，妥妥的3dB耦合器。

 

 

 

如果我們將兩個(gè)耦合器相連：

 

 

 

信號(hào)從端口1到端口3：

 

 

 

 

下面我們把中間的兩段材料改成非線性的硅：

 

 

其中Chi3Silicon=1e-16

 

 

 

加上兩片PEC板，用wire連起來：

 

 

 

加上500歐姆電阻和離散電壓端口5，電壓為V5=69V：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

自定義兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)是帶寬對(duì)應(yīng)得高斯脈沖重復(fù)兩次，另一個(gè)是個(gè)階梯信號(hào)：

 

 

 

 

求解器中將端口1和端口5同時(shí)激勵(lì)，分別激勵(lì)這兩個(gè)信號(hào)；端口1的功率是Pin=1e-3，端口5的振幅又是V5，這就相當(dāng)于把端口電壓放大V5倍，也就是激勵(lì)V5*V5=69^2 伏特。

 

這里仿真的是，平板電極在1.2ps之前有直流電壓作為外界電場(chǎng)，而1.2ps之后就沒有外界電場(chǎng)了。CST軟件我們要看這兩個(gè)情況下，同樣的高斯脈沖在耦合器中的走向。

 

 

 

 

 

CST軟件仿真結(jié)束后，可查看時(shí)域信號(hào)，端口3和端口4，可見第一個(gè)脈沖從端口4出，第二個(gè)脈沖從端口3出。

 

 

 

 

信號(hào)功率較小，Pin=1e-3,所以時(shí)域電場(chǎng)只能看出來第二個(gè)脈沖走向。

 

若提高功率，Pin=1，我們就能看出時(shí)域電場(chǎng)兩個(gè)脈沖走向了：

 

有人可能問了，不是直流電場(chǎng)1.2ps就沒了嗎？怎么1.2ps之后場(chǎng)才逐漸消失呢？別忘了這個(gè)電極可是個(gè)電容哦！

 

小結(jié)：

1.    3dB耦合器設(shè)計(jì)需要優(yōu)化才能在目的頻點(diǎn)拿到準(zhǔn)確的S31=S41，這里優(yōu)化的部分省略了。

2.    兩個(gè)耦合器相聯(lián)，由于相對(duì)相位關(guān)系，信號(hào)固定走向S31（對(duì)角線）。

3.    通過非線性材料和外加非均勻電場(chǎng)，可調(diào)制單路相位，使信號(hào)轉(zhuǎn)換去S41。

 

（內(nèi)容、圖片來源：CST仿真專家之路公眾號(hào)，侵刪）

 

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