应用案例

对于在传播方向上结构不变或者具有周期性的结构，我们可以使用FDE求解器解模。但是对于复杂材料组成的结构，如各向异性材料或非线性材料，我们使用FDTD求解器对其色散特性和能带结构进行求解。本案例构建了在传播轴向具有周期性结构的光波导模型，分别分析了由各向同性材料和对角各向异性材料组成的波导结构的能带。

体心立方晶格（Body Center Cubic Lattice, BCC）和面心立方晶格（Face Center Cubic Lattice, FCC）是3D光子晶体结构的两种常见的类型。本案例构建了体心立方晶格和面心立方晶格光子晶体模型，使用FDTD求解器分析其能带结构。

3D立方晶格（3D Cubic Lattice）是3D Rectangular Lattice中的一种特例，此类型光子晶体的晶格间距在空间内三个轴向均相等。本案例构建了3D立方晶格光子晶体几何模型，使用FDTD求解器进行仿真计算，分析介质球3D立方晶格光子晶体的能带结构。

在2D光子晶体中，不同的晶格类型拥有完全不同的能带结构。对不同晶格类型的模型使用FDTD求解器进行仿真时，基础设置也不相同。本案例构建了平行排列的空气圆柱形成的2D三角晶格光子晶体的模型，并计算了其能带结构，据此介绍了在对非矩形晶格光子晶体进行FDTD仿真时的一些特殊设置及注意事项。

光子晶体（Photonics Crystal，PC）是一种介电常数周期性变化的电介质结构，可以阻止特定频率的光在PC中传播，形成光子带隙。本案例构建2D正方晶格PC模型，使用FDTD分析其能带结构。通过本案例详细介绍了使用本软件在对PC能带结构进行FDTD仿真计算时的一些特殊设置及注意事项。

在非线性光学中，光与介质相互作用产生了非线性极化。二阶非线性效应在光学倍频、混频、调制等领域应用广泛，在激光器、频率转换等器件当中扮演着重要作用。本案例将利用二阶非线性材料仿真二次谐波的产生。

多模干涉耦合器由输入波导、输出波导和多模干涉区三个部分构成。光场经由输入波导注入到多模干涉区后，多个模式间相长性干涉产生自镜像效应，沿导波的传播方向将周期性地产生输入场的一个或多个像。通过这个效应，该器件可以实现光的波分复用/解复用、功率分配、偏振分束等功能。

布拉格光栅是一种结构的有效折射率存在周期性变化的光学器件。波导布拉格光栅可以近似一种一维光子晶体结构，通过周期性折射率调制，实现对波长的选择。在本案例中，根据wang等人的工作可以探究在硅波导布拉格光栅当中，侧壁条纹的几何参数（如深度或者错位）对布拉格光栅性能的影响。

以Y型分束器为基本单元所构成的光功率分束器是集成光子系统中不可替代的器件，它可将光功率按预定的比例分配给两个或两个以上的输出设备。本案例中使用SimWorks光学有限差分解决方案仿真一个对称型Y分束器的插入损耗、传输功率以及S参数。

太阳能电池就是将太阳能转换为电能的器件，即太阳光照射到具有光伏效应的半导体材料时，产生电子-空穴对（光生载流子），在电池的两端引出电极就能产生电流。本案例中，我们使用SimWorks光学有限差分解决方案模拟太阳光（300-1100nm）照射到平板硅基太阳能电池后的能量吸收，从而计算光子的生成率及对应的光电流。