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news 2025/9/18 8:26:34

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使用lumerical脚本语言创建绘制波导、配置二维模式求解器、计算模式轮廓、计算有效折射率（neff）和群折射率（ng）随波长的变化关系、计算有效折射率（neff）随波导宽度的变化关系及针对有效折射率法进行相关数据处理（代码均有注释详解）。

一、绘制波导结构

1.1 代码实现

wg_2D_draw

#按照设定的参数依次绘制波导结构中的各个部分，如包层、埋氧层、硅晶圆、波导本身
#以及肋形波导所需的平板层等#用于在 Lumerical MODE 软件中初始化新的模式或项目，并关闭重绘功能
#为了提高性能或避免不必要的图形更新，直到所有设置完成后再统一显示图形
newmode; newmode; redrawoff;#分别定义了包层、硅层、埋氧层的厚度
thick_Clad = 2.0e-6;
thick_Si = 0.22e-6;
thick_BOX = 2.0e-6;
#用于定义肋形波导中平板层的厚度，初始设置为 0 表示当前考虑的是条形波导，
#若改为其他值（如0.22e-6）则可用于模拟肋形波导。
thick_Slab = 0; # for strip waveguides
# thick_Slab = 0.13e-6; # for rib waveguides
width_ridge = 0.5e-6; 
# 定义 materials
material_Clad = "SiO2 (Glass) - Const";
material_BOX = "SiO2 (Glass) - Const";
material_Si = "Si (Silicon) - Dispersive & Lossless";
materials; # 运行脚本 add materialswidth_margin = 2.0e-6; # space to include on the side of the waveguide
height_margin = 1.0e-6; # space to include above and below the waveguide
# calculate simulation volume
# propagation in the x-axis direction; z-axis is wafer-normal
#确定了模拟区域的范围
Xmin = -2e-6; Xmax = 2e-6; # length of the waveguide
#其中 Zmin 是在硅层下方预留一定空间（-height_margin），Zmax 是在硅层
#上方预留一定空间（thick_Si + height_margin）
Zmin = -height_margin; Zmax = thick_Si + height_margin;
Y_span = 2*width_margin + width_ridge; Ymin = -Y_span/2;
Ymax = -Ymin;#绘制包层
addrect; set("name","Clad"); set("material", material_Clad);
set("y", 0); set("y span", Y_span+1e-6);
set("z min", 0); set("z max", thick_Clad);
set("x min", Xmin); set("x max", Xmax);
#关于网格划分顺序的操作，将包层的网格划分顺序设置为类似 “置于底层” 的效果，使其作为背景显示
set("override mesh order from material database",1);
set("mesh order",3); 
set("alpha", 0.05);#绘制埋氧层
# draw buried oxide
addrect; set("name", "BOX"); set("material", material_BOX);
set("x min", Xmin); set("x max", Xmax);
set("z min", -thick_BOX); set("z max", 0);
set("y", 0); set("y span", Y_span+1e-6);
set("alpha", 0.05);#绘制硅晶圆
# draw silicon wafer
addrect; set("name", "Wafer"); set("material", material_Si);
set("x min", Xmin); set("x max", Xmax);
set("z max", -thick_BOX); set("z min", -thick_BOX-2e-6);
set("y", 0); set("y span", Y_span+1e-6);
set("alpha", 0.1);# draw waveguide
addrect; set("name", "waveguide");
set("material",material_Si);
set("y", 0); set("y span", width_ridge);
set("z min", 0); set("z max", thick_Si);
set("x min", Xmin); set("x max", Xmax);#绘制肋形波导平板层
# draw slab for rib waveguides
addrect; set("name", "slab"); set("material",material_Si);
#如果 thick_Slab 为 0（表示当前是条形波导），则将其在 y 轴方向上的
#范围设置为一个点（即 y min 和 y max 都为 0）；如果 thick_Slab 不为 0
#（表示是肋形波导），则设置其在 y 轴方向上的范围为整个模拟区域在 y 轴方向上
#的跨度（y span），同时设置其在 z 轴方向上的范围根据 thick_Slab 的值确定，
#最后设置其透明度为 0.2。
if (thick_Slab==0) {
set("y min", 0); set("y max", 0);
} else {
set("y", 0); set("y span", Y_span+1e-6);
}
set("z min", 0); set("z max", thick_Slab);
set("x min", Xmin); set("x max", Xmax);
set("alpha", 0.2);