光栅布局在大多数情况下是周期性
结构。OptiFDTD中有两种实现周期性布局的方法：PBG编辑器和VB脚本。本课将重点介绍以下功能：
}xry •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
oY+p;&H •光栅布局
模拟和后处理分析
g4u 6#.m( 布局layout
{;N2 &S o 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
s"XwO8yhM 图1.二维光栅布局
+n <W#O % s h R| 用VB脚本定义一个2D光栅布局
/J(vqYK " @qpj0i+>* 步骤：
d
N$,AO T 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
ve+bR 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 %fnG v\uI Wafer Dimensions：
_, E/HAX Length (mm): 8.5
l5 ] Width (mm): 3.0
9Z 2 1|5 HB{'MBs 2D wafer properties:
bZ_TW9mq Wafer refractive index: Air
\%7fm#z6 3 点击 Profiles 与 Materials.
O}w%$ mq wBvVY3VQ^
在“Materials”中加入以下
材料：
5r mU9L Name: N=1.5
`U=Jbdc l3 Refractive index (Re:): 1.5
z)(W
x"> 9;'#,b*( Name: N=3.14
X o:Mar Refractive index (Re:): 3.14
hbg$u$1`, +TyN;e 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
KIcIYCBz Name: ChannelPro_n=3.14
BN `2UVH 2D profile definition, Material: n=3.14
;*$e8y2 KIi:5Y Name: ChannelPro_n=1.5
, /%'""`w 2D profile definition, Material: n=1.5
aU~?&] 5|=J\Lp2I 6．画出以下波导结构：
4=o vm[ a. Linear waveguide 1
-pIz-* Label: linear1
W7Y@]QMX Start Horizontal offset: 0.0
y|)VNnWM Start vertical offset: -0.75
Aj|- >Y End Horizontal offset: 8.5
k qL.ZR End vertical offset: -0.75
f9 \$,7F Channel Thickness Tapering: Use Default
x\U[5d Width: 1.5
6Iqy"MQuq Depth: 0.0
.1q}mw Profile: ChannelPro_n=1.5
vc&v+5Y EG `6T b. Linear waveguide 2
Q #G x o Label: linear2
8}m J )9<7 Start Horizontal offset: 0.5
A[8m3L#k Start vertical offset: 0.05
v2 E <~/| End Horizontal offset: 1.0
SAdE9L =d End vertical offset: 0.05
bD0l^?Hu! Channel Thickness Tapering: Use Default
-2; 6Pw mv Width: 0.1
l'/`2Y1 Depth: 0.0
vUVFW'- Profile: ChannelPro_n=3.14
_FYA? d} `!/[9Y#H p 7.加入水平平面波：
~1%*w* Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
]c~yMA+]FZ Input field Transverse: Rectangular
L FkDb} X Position: 0.5
K^U =" Direction: Negative Direction
B=r DU$z Label: InputPlane1
aTTkj\4 2D Transverse:
9zb1t1[ W Center Position: 4.5
gK QJ^a\! Half width: 5.0
0- S.G38{ Titlitng Angle: 45
1,%`vlYv Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
Bd <0} 图2.波导结构（未设置周期）
?W{+[OXs H oABo: 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
m~5 unB9 将Linear2代码段修改如下:
Ba@~: Dim Linear2
%*}rLn"? for m=1 to 8
`z\hQ%1!F Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
["<Xh0_ Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
O{_t*sO9q* Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
Tc /^h 4xH Linear2.SetAttr "Depth", "0"
}[;ZZm? Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
JFVx& Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
*,4rYb7I w Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
|E7 J5ha Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
=S`h/fru D{6 y^@/ 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。
Q- 'j131[ 图3.光栅布局通过VB脚本生成
5[Vr {^) (s,& ,I=@ 设置仿真参数
Jg;[ k 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
x<gmDy* 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
7b[s W|{ TE simulation
{&,p<5o Mesh Delta X: 0.015
GIM/ T4!) Mesh Delta Z: 0.015
2L~Vr4eHG Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
7]vmtl L 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
QQS*r}> Number of Anisotropic PML layers: 15
VGc*aQYa 其它参数保持默认
}ouGxs+^[ 运行仿真
s#s">hMrI • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
p>7qyZ8 • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
3p=Xv%xd • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
f?UI+ TU oZiW4z*Wh 远场分析
衍射波
l&ueD& *4& 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
?>h
~"D# 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
v`Jt+?I 3. 将位置移动到等于92的网格点，(位置:-0.12)观察当前位置的近场
o~ ~;I 4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”，出现远场转换对话框。(图4)
.D
4G;=Q 图4.远场计算对话框
%^@l5h.lqB Wlhh0uy 5. 在远场对话框，设置以下参数：
ed,A'S= d Wavelength: 0.63
B?z2@, Refractive index: 1.5+0i
e"t0 rScA Angle Initial: -90.0
EfEgY|V0 Angle Final: 90.0
Z< i }XCE Number of Steps: 721
+>#S NZ[ Distance: 100, 000*wavelength
rkjnw@x\ Intensity
A3a/ /e ~.W]x~X$ 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
l;iU 9<~ 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
=y][j+WH 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
