Lumerical官方案例、FDTD时域有限差分法仿真学习（四）——环形调制器 - 瞬态响应 (Ring modulator

（这个案例感觉没怎么看懂，运行出来的结果也跟官方的对不上，过一段时间再来看看）

模拟波导中的非线性效应通常需要较长的模拟时间和传播长度。 2.5D FDTD Propagator 可以有效地模拟长距离的波传播，同时仍然能够准确捕捉线性和非线性效应之间的相互作用。

为了研究由于输入电信号引起的环形调制器的瞬态响应，我们使用 MODE 高级材料模型将环形的折射率作为时间的函数来改变。对于这个例子，我们将使用一个非常简单的阶跃函数作为折射率，但是可以看到将其扩展到更复杂的时域函数是非常直接的。

一、线性环形谐振器

在 ring_resonator_step_index.lms 中，我们将从类似于 Ring resonator MODE（设计和初始仿真）（就是我的上一个帖子）示例的 SOI 环形谐振器开始。

打开官方案例，发现其把环形谐振器的上下两个矩形波导的材料设置为base

在材料库中：

我们首先在没有任何非线性材料的情况下运行宽带模拟，以找到该设备中共振峰的位置。请注意，对象树中的“default”源应启用，其波长范围应为 1.545um 到 1.575um。此外，应禁用“CW”源，并且“step_index”材料的参数 delta_eps=0 应为零（并没有找到这个设置在哪儿）。仿真完成运行后，我们可以绘制through端口和drop端口的传输，如下图所示。

我们将使用 1.5507um 附近的共振峰，并在该波长处设置一个 CW 源。在仿真文件中，启用 CW 源并禁用默认宽带源。模拟完成运行后，右键单击through端口的时间监视器，将电场可视化为时间的函数。您应该看到，在初始瞬态部分之后，信号饱和到 ~0，正如该波长所预期的那样。脚本 remove_high_f.lsf 可用于去除高频分量以获得更清晰的信号，如下所示。

二、调制

为了研究环形调制器在输入电信号突然失去共振时的响应，我们需要改变环形的折射率。为此，我们必须建立一个插件材料模型来修改时域更新方程，以便在时间步长函数上应用介电常数的这种变化。在示例文件 stepindex.cpp（在高级材料模型中可用）中，可以看到在计算函数中实现这一点很简单：

float StepIndexMaterialPlugin::calculate(int axis, float U, float V, float E, float* storage)
{storage[0] += 1.f; // update time stepbool change_index = (storage[0]  time_start) && (storage[0]

这将导致环的介电常数由“delta_eps”从“time_start”变为“time_stop”。

要使用此插件材料，您必须下载 .dll 文件（在高级材料模型中可用）并将其保存到 C:\Program Files\Lumerical\MODE\bin\plugins\materials 目录。一旦 .dll 文件位于正确的目录中，您应该能够将此材料添加到材料数据库中并更改相关参数。

一旦仿真完成运行，您可以再次右键单击 time_through 监视器以绘制调制时间信号，或使用 remove_high_f.lsf 删除高频振荡。调制后的时间信号如下图所示，可以看到由于折射率的突然变化而导致环脱离共振时，前缘处的“过冲”行为。

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