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标题: Lumerical学习——材料数据库 [打印本页]

作者: 李优秀 时间: 2024-12-26 18:45
标题: Lumerical学习——材料数据库
一、材料数据库（Material database ）

        材料数据库允许你管理（创建、修改、删除）模仿计算采用的材料。
        在每个模仿计算的文件中有数据库的一个拷贝。一个文件中的数据库发生变革时不会影响另一个文件中的数据库。要修改创建一个新工程时出现的默认材料，编辑安装目次的默认子目次中的模仿文件。
① 输入/输出（Import / Export）
        采用“输入和输出”按钮可以在模仿文件和数据库文件（.mdf)）之间传输材料数据。
② 材料列表（Material list）
        材料列表表现材料数据库中的材料。软件安装时已经提供了大量材料。要增加材料，使用“增加（Add）”按钮。你同样可以在列表视图中修改材料的某些性质（名称、颜色、网格次序等）。
        软件安装时提供的默认材料为写保护，你不能直接修改。要修改一个默认材料，使用“拷贝（Copy）”按钮复制材料。拷贝的复件是解锁的。列表第一列表现材料的写保护。
        当前模仿计算使用的材料不能被删除。列表的第 2 列表现正在使用的材料。要删除这些材料，首先要修改模仿计算设置以取消对应材料的使用。
③ 材料属性（Material Properties）
        在“材料属性”窗口可以欣赏和编辑材料模型参数。
二、介电常数模型（Permittivity models）

        可以在材料数据库窗口的材料属性面板修改模型参数。
1、采样数据模型（Sampled data）
        采样数据模型采样输入的材料实验数据。用输入数据按钮可以输入文本文件中的实验数据。
        采样数据材料限定采用主动拟合程序在指定的光源频率范围内创建实验数据的多系数材料模型。拟合程序可采用下述的一个大概多个模式创建模型。在材料欣赏器可查抄和调整拟合（fits ）。
容差法（Tolerance）- 介电常数实验数据和材料拟合之间的均方根（RMS）误差，拟合程序将用最少的系数创建均方根误差小于容差的拟合。
最大系数法（Max coefficients ）- 材料拟合看采用最大系数法。系数越多得到的拟合结果越准确，但会使模仿计算变慢。
在材料欣赏器可设定下列高级选项：
Make Fit Passive - 选择后，可避免拟合产生频率增益。默以为选择，如允许以防止出现发散的模仿计算。 Improve Stability - 如果选择，在拟合时拟合程序会限制系数范围有，以便降低会导致模仿发散的数字不稳定性。 Imaginary Weight - 数据拟合时，增大本权重会增加介电常数虚部的权。设定为 1 时，介电常数虚部和实部的权重相等。 Specify Fit Range - 选择后，解耦创建材料拟合的带宽和光源带宽。当光源频率变革后举行参数扫描时，以及在整个参数扫描过程必须包管材料的参数为常数时选择本选项。拟合范围应当覆盖模仿计算的带宽。   Bandwidth range - 当“ Specify Fit Range”选项被选择后，带宽用来举行数据拟合。
2、电介质模型（Dielectric）
        电介质模型用来创建具有常实数反射率的材料。在整个频率范围材料具有指定的反射率（无发散）。Refractive index - 材料的反射率，必须 ≥1。
3、(n,k) 材料模型（(n,k) material）
        (n,k)材料模型用来创建在单一频率有特定 n 和 k 值的材料。
Refractive index - 在模仿中心频率时的反射率的实部。必须 > 0。    Imaginary refractive index - 在模仿中心频率时的反射率的虚部。正值对应于损失增益，负       值对应于产生增益。       4、导电模型（Conductive）                导电模型按下式创建材料。

5、等离子体（德鲁特）模型（Plasma (Drude))
等离子体模型按下式创建材料。

6、德拜模型（Debye）
德拜模型按下式创建材料。

7、洛伦兹模型（Lorentz）
洛伦兹模型按下式创建材料（ε>0）。

8、塞耳迈尔模型（Sellmeier）
塞耳迈尔模型按下式创建材料。系数 C 的量纲是平方微米。

9、理想导电体（PEC）
        一种理想导电体（PEC）。这种材料将场设定为 0。这种模型无参数。
10、分析材料模型（Analytic material）
        在分析模型下，用户可写入计算介电常数或反射率实部和虚部的计算方程，方程采用下表给出的预界说变量。
11、克尔非线性模型（Kerr nonlinear）
        在克尔非线性模型中，电极化场 P 同电场 E 的关系如下：

电位移场 D 的计算方程为：

三、材料欣赏器（Material explorer）

材料欣赏器用来查抄将用在模仿计算的材料拟合结果。当采用采样材料模型时这黑白常重要的，材料欣赏器可用来检察全部材料模型中的材料属性。如果采样数据材料的拟合不敷好，可以在材料欣赏器编辑容差和最大系数属性、以及光源的波长范围。
3.1 绘图窗口（Plot windows）

材料欣赏器窗口顶部的两个图形表现的是材料反射率的实部和虚部
① 材料设定（Material settings）

属性	描述
Material	选择要查抄的材料。
Axis	如果材料是各向异性的，选择本选项。
Fit Tolerance	材料容差设定，仅用在拟合的材料。
Max Coefficients	材料最大系数设定，仅用在拟合的材料。
Show/Hide Advanced	表现大概隐藏高级选项
Imaginary weight	举行拟合计算时，增大权重会增加介电常数虚部的权。权重设定为 1 时，介电常数虚部和实部权重相等。
Make fit passive	选择后，可防止材料拟合在任何频率不会出现增益。默认时是选择的，是为了防止出现发散模仿计算。
Improve stability	选择用来限制材料拟合的系数范围，以降低引起模仿发散的数字不稳定性。
Specify fit range	去除创建材料拟合采用的带宽和光源带宽之间的偶合。
Bandwidth range of fit	如果选择了“specify fit range”后，为拟合计算的频率/波长范围。拟合带宽应覆盖模仿计算的带宽。
Save fit parameters	用新容差和最大系数值刷新数据库

② 模仿带宽设置（Simulation bandwidth settings）

属性	描述
range	频率/波长范围，默认时，是光源的限定。
Save bandwidth and settings	用这些数据刷新光源的限定。

③ 视图设置（View settings）

属性	描述
Vertical axis	绘制介电常数或反射率
Show material data	在绘图窗口表现实验数据
Standard view	在指定带宽范围绘制拟合曲线
Extended view range	在比带宽更大范围绘制拟合结果
Specify view range	指定绘制拟合结果的范围

④ 拟合和绘图按钮（Fit and plot buttons）

属性	描述
Plot in new window	在一个新窗口绘制数据
Fit and Plot	计算和绘制材料拟合结果

⑤ 拟合分析（Fit analysis）

属性	描述
RMS error	拟合的均方差误差，拟合算法将采用最少的系数来满意 RMS 的误差小于材料容差属性的指定值。
Number of coefficients	拟合计算的系数个数

四、网格次序（Mesh order）

网格属性支持模仿计算式如何对重叠的实体对象（物件）举行网格划分。对于没有重叠的物件不起作用。可以在材料级别（在材料数据库）大概实体对象的物件级别（在物件属性）来设定网格次序。
具有低网格次序的材料的优先级别高于较高网格次序的材料（例如，次序为 1 优先于次序为 2 的材料）。覆盖区域分配给有较高优先权材料的材料属性（看下图）。

当两个相互重叠的材料有相同的次序时，网格次序将参考实体对象树。处于底部的物件有较大的优先权。为包管能很好的界说模仿计算，发起对有重叠的两个差别物件不要用相同的网格次序。
默认环境下，在材料数据库中的大部分材料的网格次序为 2。唯一的例外的材料就是 etch，其网格次序为 1。低网格次序就意味着，使用 etch 材料的物件将覆盖其它材料的物件。

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