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：
# *TEq •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
x-?{ E •光栅布局
模拟和后处理分析
I =1 +h 布局layout
l'\p k<V 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
nv0]05.4 图1.二维光栅布局
aBNZdX]vzO `&-Mi[1 用VB脚本定义一个2D光栅布局
7DIIx}A F$^Su<w5l 步骤：
9:e YU
= 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
{; .T7dL 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 X`fn8~5
Wafer Dimensions：
[-)r5Dsdq Length (mm): 8.5
Zc!@0 Width (mm): 3.0
,2j.<g&
om]4BRe 2D wafer properties:
glDh( [ Wafer refractive index: Air
,:`ND28V7 3 点击 Profiles 与 Materials.
k i Ra+w: KID,|K 在“Materials”中加入以下
材料：
bk)g;+@ Name: N=1.5
fgBM_c&9T Refractive index (Re:): 1.5
%s&ChM?8F H6&J; yT} Name: N=3.14
me'd6!O9- Refractive index (Re:): 3.14
'&s E=. P9S2?Q 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
^qC;Nh4F Name: ChannelPro_n=3.14
gq" gUaz 2D profile definition, Material: n=3.14
> ]8a 3x #rY sj-2 Name: ChannelPro_n=1.5
] >+PnP35G 2D profile definition, Material: n=1.5
\4AM*lZ sYdRh?Hq 6．画出以下波导结构：
J@OB`2?Zv a. Linear waveguide 1
** +e7k Label: linear1
KL ?@@7 Start Horizontal offset: 0.0
8o/}} =m$ Start vertical offset: -0.75
r%e KFS End Horizontal offset: 8.5
] r-C1bKD` End vertical offset: -0.75
1Jj Y! Channel Thickness Tapering: Use Default
jZ%TJ0(H Width: 1.5
YG8>czC Depth: 0.0
iR\ Hv'| Profile: ChannelPro_n=1.5
nwN@DqO Raw)9tUt b. Linear waveguide 2
F
{B\kq8 Label: linear2
vA X| hwn; Start Horizontal offset: 0.5
9W8]8sUeG Start vertical offset: 0.05
&E M\CjKv" End Horizontal offset: 1.0
7c ;9$j End vertical offset: 0.05
,&d@O>$E: Channel Thickness Tapering: Use Default
~l$3uN[g Width: 0.1
Qjnd6uv{I Depth: 0.0
-kS~xVS| Profile: ChannelPro_n=3.14
7y`}PMn E( h<$w8s 7.加入水平平面波：
Z lHDi!T Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
1pCieTz!PN Input field Transverse: Rectangular
8`b`QtGf X Position: 0.5
(o J9k[( Direction: Negative Direction
. c#y%S Label: InputPlane1
-!)xQvagD. 2D Transverse:
NO ]
3* Center Position: 4.5
.^b ft P\ Half width: 5.0
||z b6|7I4 Titlitng Angle: 45
g!i45-n3gt Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
= 0-
$W5E 图2.波导结构（未设置周期）
H K~xOAF U#n#7G6fRp 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
j Ah2N3) 将Linear2代码段修改如下:
2..,Sk Dim Linear2
8_&CT
:u> for m=1 to 8
{} Bf Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
HAYMX:% Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
9=,u q; Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
g}f9dB,F Linear2.SetAttr "Depth", "0"
[Px'\ nVf Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
p7ir*r/2 Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
>3gi yeJ Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
vfB2XVc Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
!m(4F(!"h t |W ) 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。
NWfAxkz {/ 图3.光栅布局通过VB脚本生成
E`j-6: F/1#l@q N 设置仿真参数
Ke-)vPc 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
`mH %!{P 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
L'i-fM[# TE simulation
[~\PQYm' Mesh Delta X: 0.015
m u W!x Y Mesh Delta Z: 0.015
B$ KwkhMe Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
$hR)i 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
93IFcmO.H@ Number of Anisotropic PML layers: 15
PS
S?|V k 其它参数保持默认
q@hp.(V 运行仿真
<e%F^#y_
• 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
`Y40w#?uW • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
$3X-r jQtW • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
];+#i"l -S%x
wJKM 远场分析
衍射波
l$*=<tV 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
q EUT90 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
O ;HY% 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
qW_u 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)
S<nq8Ebmw 图4.远场计算对话框
o$.e^XL
fU 2qrcVu 5. 在远场对话框，设置以下参数：
Ov w[b2ii Wavelength: 0.63
@OV-KT[> Refractive index: 1.5+0i
zHfP+(ah Angle Initial: -90.0
kHc<* L_ V Angle Final: 90.0
Fk=}iB#( Number of Steps: 721
4* Z6}" Distance: 100, 000*wavelength
= \ ,
qP Intensity
K:y^OAZfV >yJ-4lgZ 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
5wC* ?>/ 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
s]27l3 )B 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
