结构 #

本节是关于结构的介绍。

软件支持3D CAD的辅助设计，详情请参阅CAD。

软件支持脚本添加和修改结构，详情请参阅Script。

结构 #

结构和工程 #

一个仿真，必须包括结构和求解算法。

结构是组成仿真工程的基本单元，软件提供了丰富的结构和结构组。

创建结构 #

1. 在 Home 选项卡的Structures区中，包含了所有可选的结构；
2. 选择所需的结构，在复合视图界面任意位置点击；
3. 在弹出的编辑窗口中进行适当的设置，即可完成所需结构的创建。

结构的设置 #

几何尺寸设置 #

Geometry标签页的用于设置结构的几何尺寸。

Name	Description
X/Y/Z pos	设置结构的中心。
X/Y/Z span	设置结构的范围。
Radius X/Y/Z	设置结构的半径 X/Y/Z。
Scene view type	屏幕查看类型；决定结构的创建方向。

旋转设置 #

Rotation标签页的用于设置结构的旋转。

Name	Description
Rotation axis	设置旋转轴；旋转轴即旋转平面的法向量。
Rotation	输入旋转角度（单位：度）。

复合视图的世界坐标系中，坐标轴的正向作为旋转平面的法向量的正向。

材料设置 #

Material标签页用于设置结构的材料，没有材料的结构是不存在的（创建结构之初即被赋予默认材料），详情请参阅介电材料。

Name	Description
Material	下拉菜单，选择结构的材料。
Add/Edit	添加/编辑工程材料。
Override mesh order	启用网格等级输入。
Mesh order	网格等级；设置网格创建的顺序。

默认材料的其余项如Name、Type等则被自动填充，仅允许查看。

图形渲染设置 #

Graphical rendering标签页用于设置结构的不透明度和渲染精度。

Name	Description
Override default transparency	勾选以设置材料的不透明度。
Opacity	设置材料的不透明度，1 代表不透明，0 代表透明。
Detail points	结构在 3D 显示中的渲染精度，设置的精度越高，渲染效果越细腻。

内置结构和结构组 #

内置结构 #

目前软件支持的结构类型如下表所示：

Name	Description
Polygon class	多边形类，包括多边形（Polygon）、矩形（Rectangle）、三角形（Triangle）。
Polygon 2D class	二维多边形类，包括二维多边形（Polygon2D）、二维矩形（Rectangle2D）。
Ellipse class	椭圆类，包括椭圆（Ellipse）、圆（Circle）、扇形（Sector）。
Ring class	环类，包括圆环（Circle ring）、椭圆环（Ellipse ring）。
Sphere	球。
Pyramid class	金字塔类，包括金字塔（Pyramid）、锥形（Cone）。
Linear Taper	线性渐变类，用于构建波导截面尺寸随长度线性变化的过渡结构。
Sidewall class	侧壁类，包括侧壁直线（Sidewall linear）、侧壁圆弧（Sidewall arc）、侧壁贝塞尔（Sidewall bezier）。
Equation	解析表达式构建结构的 2D 轮廓，然后通过旋转或拉伸，形成 3D 结构。
Waveguide class	波导类，包括线性波导（Linear waveguide）、圆弧波导（Arc waveguide）、线性锥形波导（Linear taper）。
Photonic Crystal	光子晶体类，可以构建方格、六方晶格等多种光子晶体。
Planar Solid	平面实体类，可视为多边形结构在三维空间的延伸。通过定义顶点坐标和平面索引，创建复杂的三维几何结构。
Surface	曲面类，用于构建连续的曲面结构，并支持设置结构的上下表面。

特别注意的类型：

1. Planar Solid
   除了 Planar Solid 外，其他结构参数均可通过属性页面进行编辑和设置。平面实体结构则必须通过脚本定义 vertices 和 facets 变量来编辑和设置。用户可使用 addplanarsolid 命令直接添加，或通过 set 命令设置参数。

创建平面实体需定义两个关键变量：

• vertices : 顶点坐标矩阵，每一行表示一个顶点的 (x, y, z) 坐标。
• facets :平面索引，定义每个平面由哪些顶点围成。该变量可以是矩阵或元胞数组。顶点索引的排列顺序应遵循右手定则，以确定平面的正反面（如下图所示，顶点 $1 \rightarrow 2 \rightarrow 3 \rightarrow 4$ 围成的路径为正平面，而 $5 \rightarrow 6 \rightarrow 7 \rightarrow 8$ 围成的路径为负平面）。

若不定义这两个变量，则创建一个矩形结构。

2. Surface
   其中 Surface 结构原理与Surface结构的导入基本一致，在内置结构库中也可直接添加，设置页面如下：

Name	Description
orientation	选择曲面 S 所依赖的坐标平面：曲面为 z = S(x,y)（s vs x,y）、曲面为 y = S(x,z)（s vs x,z）或 曲面为 x = S(y,z)（s vs y,z）。
zero plane	确定曲面的测量基准：upper edge 表示从矩形体的上边缘开始测量曲面高度；lower edge 表示从下边缘开始测量。
material position	确定材料填充在曲面的哪一侧：below surface 表示材料填充在曲面下方；above surface 表示填充在曲面上方。
set undefined terms to	当曲面方程在某些 (u,v) 处无定义时，将曲面函数设为 maximum（矩形体所允许的最大值）或 zero（0）。
u0	(u,v) 坐标系的原点在 u 方向上的偏移量。
v0	(u,v) 坐标系的原点在 v 方向上的偏移量。
surface units	曲面所有几何量所使用的单位，可选 m 、 microns 或 nm 。
conic	勾选后包含圆锥曲面项。需设置两个子参数：radius of curvature 表示曲面在原点的曲率半径； conic constant 表示圆锥常数 k，决定曲面类型。
custom	勾选后包含自定义曲面项。需通过 equation 输入以 u 和 v 为变量的函数表达式（例如 $u^2 + v^2$）。
polynomial	勾选后包含多项式曲面项。需在 coefficients 系数表中输入多项式各项的系数。

内置结构组 #

关于内置结构组的详细设置，详情请参阅结构组。

结构和仿真 #

结构检查 #

软件提供多种方式，检查创建的结构，最常使用的有：

• 使用折射率监视器，检查结构的创建，详情请参阅折射率监视器；
• 在 View 选项卡中使用快捷工具View the current mesh data，查看当前的网格数据。

边界 #

当求解器中边界条件设置界面的Extend structure through PML为勾选状态时，如果结构超出仿真区域，那么在PML边界处，器件将沿着垂直于边界的方向延伸。

更多 #

当前视图面与结构 #

选择不同类型的观察平面，结构的底面将随之不同。在三维视图中，选择Switch to top(ZX) view观察的平面作为结构的底面。

对于该设置，用户可以在复合视图中的工具栏手动选择添加组件的平面，也可以通过脚本来选择添加组件的平面，如下所示：

（三维视图中，选择Switch to top(ZX) view）

Scene view type仅允许查看，不允许修改，改变已建结构的“方向”请使用Rotation选项卡实现。