🎯 학습 목표

OghmaNano에서 1D 슬랩 도파관을 설정하고 TE/TM 모드를 계산합니다.
파장 전반에서 기본 모드 및 고차 모드 프로파일을 해석합니다.
2D 모드 해석 구성: 축 선택, 메시 밀도, 파장 샘플링.
고유모드 탐색 설정(X/Y 인덱스)을 사용하여 특정 모드를 목표로 합니다.
TM에서의 계면 불연속성과 긴 λ에서의 누설/반유도를 인식합니다.

📦 사전 준비

OghmaNano가 설치되어 정상적으로 작동해야 합니다.
굴절률과 유도 모드에 대한 기본적인 이해.

⏱ 예상 시간

파트 A (1D TE/TM): 10–15분
파트 B (2D 모드): 10–15분
파트 C (2D 복합 모드): 10–15분

슬랩 도파관 모드 솔버

이 튜토리얼에서는 광섬유와 같은 원통형 도파관이 지지하는 광학 모드를 계산합니다. 슬랩 튜토리얼과 달리, 이 예제는 epitaxy 편집기에서 정의된 층 구조가 아니라 자유 객체를 사용합니다. 예제 객체를 shape library의 항목으로 교체하면 사실상 모든 기하 구조가 지지하는 모드를 조사할 수 있습니다. 이 솔버는 2차원이라는 점에 유의하십시오: 3D 객체의 단면 슬라이스를 취해 그 평면에서의 유도 모드를 계산합니다.

단계 2: 새 시뮬레이션 생성

New simulation을 클릭합니다. 그러면 사용 가능한 소자 범주 라이브러리가 열리며, ??에 표시되어 있습니다. Mode solver 아이콘을 더블 클릭하여 광학 예제 폴더를 엽니다. 1D 슬랩 도파관 (TE/TM), 2D box guides, 2D slab guides, 그리고 2D fiber optic 템플릿을 포함한 사전 설정된 시뮬레이션 목록이 나타납니다. 이는 ??에 표시되어 있습니다. 이 튜토리얼에서는 2D Fiber optic (TE)를 선택합니다. 메시지가 나타나면 쓰기 권한이 있는 폴더에 새 시뮬레이션을 저장합니다.

💡 팁: 최상의 성능을 위해 C:\와 같은 로컬 드라이브에 저장하십시오. 네트워크, USB 또는 클라우드 폴더 (예: OneDrive)에 저장된 시뮬레이션은 빈번한 읽기/쓰기 때문에 느리게 실행될 수 있습니다.

Organic solar cells, OFETs, Optical filter, Lasers 등의 범주와 함께 Mode solver가 강조된 OghmaNano New simulation 창 — 소자 범주와 예제 프로젝트 라이브러리를 보여주는 *New simulation* 창. 여기서 **Mode solver** 폴더가 강조되어 있으며 — 유도파 광학용 예제 시뮬레이션을 열려면 더블 클릭합니다.

1D Slab waveguide (TE/TM), 2D Box waveguide, 2D Fiber optic, 2D Slab waveguide 등의 옵션을 보여주는 OghmaNano Mode solver 예제 목록 — **Mode solver** 범주 안에서 여러 템플릿 중에서 선택할 수 있습니다. 여기에는 1D 슬랩 가이드(TE 또는 TM), 2D box guides, 2D slab guides, 그리고 **2D fiber optic** 예제가 포함됩니다. fiber optic 템플릿을 선택하면 분석 준비가 된 원통형 도파관 시뮬레이션이 생성됩니다.

단계 2: 새 시뮬레이션 생성

외부 클래딩 객체 내부에 내부 코어 객체가 있는 광섬유 기하 구조를 보여주는 OghmaNano 3D 뷰. 내부 코어에서 오른쪽 클릭 메뉴가 열려 있음. — 두 개의 중첩된 객체 — 내부 코어와 외부 클래딩 — 로 정의된 광섬유의 기하 구조 뷰. 구로 표시되지만, 솔버는 2D이므로 이는 섬유 단면의 슬라이스를 나타냅니다. 내부 코어 객체를 오른쪽 클릭하면 **Edit** 메뉴가 나타납니다.

재료, 형상, 위치, 방향 등 선택된 객체를 구성하는 옵션을 보여주는 OghmaNano object editor 창. — 선택한 코어에 대한 **Object Editor** 창. 여기서 광학 재료 (예: 재료 데이터베이스에서), 객체 형상, 크기, 위치, 방향을 설정할 수 있습니다. 객체는 3D 뷰에서 대화식으로 끌어 이동할 수도 있습니다.

메인 시뮬레이션 창이 열리면 ??와 유사한 기하 구조 뷰가 표시됩니다. 이 예제에서는 shape library의 두 자유 형상 객체가 서로 안에 배치되어 섬유 단면을 형성합니다. 왼쪽 마우스 버튼으로 메인 창에서 객체를 끌어 위치를 변경할 수 있습니다.

내부 객체를 오른쪽 클릭하면 컨텍스트 메뉴가 나타납니다 (??). Edit를 선택하면 Object editor가 열리며 (??), 여기서 재료, 굴절률, 치수, 방향, 위치와 같은 속성을 수정할 수 있습니다. 이 편집기를 사용하면 모드 솔버를 실행하기 전에 기하 구조를 미세 조정할 수 있습니다.

단계 3: 시뮬레이션 실행

계산을 시작하려면 Run simulation 버튼(파란색 재생 아이콘)을 클릭합니다. 1D 슬랩 예제와 비교하면, 여러 2D 모드가 존재할 수 있고 각 모드마다 추가 계산이 필요하기 때문에 이 단계는 더 오래 걸립니다.

실행이 완료되면 메인 창의 Output 탭으로 이동합니다 (??). 계산된 필드 데이터를 포함하는 새 snapshots 디렉터리가 나타납니다. 이를 더블 클릭하여 연 다음, Add (+) 버튼을 사용하여 E.csv를 플롯 목록에 불러옵니다. 슬라이더를 사용하면 솔버가 찾은 서로 다른 광학 모드를 단계별로 볼 수 있습니다. Snapshots window (??)는 각 모드에 대한 전기장 분포를 표시합니다. 이 fiber 예제에서는 코어가 클래딩 중심에 완전히 맞춰져 있지 않기 때문에 모드 프로파일이 약간 비대칭입니다. 코어의 위치, 굴절률 또는 반경을 조정하여 이러한 변화가 지지되는 모드에 어떤 영향을 미치는지 살펴보십시오.

fiber 시뮬레이션 실행 후 snapshots 디렉터리를 보여주는 OghmaNano Output 탭. — **Run** 버튼을 클릭한 후의 **Output tab**. 계산된 필드 데이터를 포함하는 **snapshots** 디렉터리가 생성됩니다.

중심에서 벗어난 코어를 가진 광섬유의 2D 모드 필드 프로파일을 보여주는 OghmaNano snapshots window. — **Add** 버튼으로 *E.dat*를 선택한 뒤의 **Snapshots window**로, 광섬유의 2D 모드 필드 프로파일을 보여줍니다. 내부 코어가 외부 클래딩 중심에서 약간 벗어나 있기 때문에 모드가 완전히 대칭적이지는 않습니다. 코어 위치, 굴절률 또는 크기를 조정하여 모드 프로파일이 어떻게 바뀌는지 실험해 볼 수 있습니다.

Mode Calculator 버튼이 강조된 Optical ribbon을 보여주는 OghmaNano 메인 창. — **Mode Calculator** 버튼이 강조된 *OghmaNano*의 **Optical ribbon**. 이 버튼을 클릭하면 모드 솔버 구성 창이 열립니다.

TE/TM 선택 드롭다운이 강조된 OghmaNano Mode Calculator editor 창. — 솔버 매개변수를 구성할 수 있는 **Mode Calculator editor** 창. 강조된 드롭다운 메뉴를 사용하여 *Transverse Electric (TE)*와 *Transverse Magnetic (TM)* 계산 사이를 선택할 수 있습니다.

단계 4: 모드 솔버 구성

계산을 실행하기 전에 광학 메시와 솔버 설정을 미세 조정할 수 있습니다. Optical ribbon은 Optical mesh editor에 대한 접근을 제공하며 (??), 여기서 X 및 Y 방향 모두에서 격자 해상도를 정의합니다. 충분히 미세한 메시는 날카로운 필드 변화를 포착하는 데 필수적이며, 특히 높은 굴절률 대비나 작은 구조 근처에서 중요합니다.

Mode Calculator 버튼을 클릭하면 솔버 구성 창이 열립니다 (??). 여기서 최대 반복 횟수, 수치 허용오차, X 및 Y 방향에서 탐색할 고유모드 수를 설정할 수 있습니다. TE/TM selector를 사용하면 Transverse Electric 및 Transverse Magnetic 계산 사이를 전환할 수 있으며, 이는 편광이 유도 모드에 어떤 영향을 미치는지 비교하는 데 유용합니다.