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：
|<uBJ-5 •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
CV2#G *
•光栅布局
模拟和后处理分析
.0MY$ 0s 布局layout
#8y"1I=i& 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
C 1)+^{7ef 图1.二维光栅布局
I6,||!sZ ?6h~P:n. 用VB脚本定义一个2D光栅布局
5tEkQ(Ei8 LZQG. 步骤：
'- 3K`[ 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
B;2#Sa. 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 m[ BpV .s Wafer Dimensions：
E%a&6W Length (mm): 8.5
BnaI30- Width (mm): 3.0
{Q @?CT p$ ` ^A 2D wafer properties:
:SY,;..3e Wafer refractive index: Air
G"".;}AV 3 点击 Profiles 与 Materials.
lwIxn1n [ u ^/3N 在“Materials”中加入以下
材料：
_joW%`T8 Name: N=1.5
\S{ihS@J Refractive index (Re:): 1.5
T&}KUX~Q/ XV,ce~ro[ Name: N=3.14
XJk~bgO* Refractive index (Re:): 3.14
,k(B>O ~o pimI)1 !$' 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
{aUv>T"c Name: ChannelPro_n=3.14
b`f6(6 2D profile definition, Material: n=3.14
md|I?vk EYi {~ Name: ChannelPro_n=1.5
Mhc5<~? 2D profile definition, Material: n=1.5
}9FWtXAU^1 RJ{J~-q{ 6．画出以下波导结构：
Dw
y|mxlFn a. Linear waveguide 1
ezri9\Ju Label: linear1
5JhpBx/>o= Start Horizontal offset: 0.0
8?| W-rN Start vertical offset: -0.75
<N3~X,c h End Horizontal offset: 8.5
z)Yb9y>2 End vertical offset: -0.75
7uO tdH+ Channel Thickness Tapering: Use Default
fJe5
i6`( Width: 1.5
^ (J%)&_\3 Depth: 0.0
q ;_?e_ Profile: ChannelPro_n=1.5
^N`KT ce719n$
b. Linear waveguide 2
]I]G3 e Label: linear2
/UaQ 2 h\ Start Horizontal offset: 0.5
j)Z0K$z= Start vertical offset: 0.05
K1-RJj\L End Horizontal offset: 1.0
fgHsg@33N End vertical offset: 0.05
"#iO{uMWb Channel Thickness Tapering: Use Default
6j|~oMYP Width: 0.1
1&Ma`M(' Depth: 0.0
uzLm TmM+ Profile: ChannelPro_n=3.14
?9?o8! Ok}e|b[D 7.加入水平平面波：
n7zM;@{7 Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
"chf \ -!$ Input field Transverse: Rectangular
gV*4{ d` X Position: 0.5
x}x )h3e Direction: Negative Direction
G/ w@2lYx Label: InputPlane1
[$fB]7A 2D Transverse:
^ PMA"!n8 Center Position: 4.5
;6?,Yhk$h Half width: 5.0
PTTUI
Titlitng Angle: 45
oeI[x Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
Wu l8ej: 图2.波导结构（未设置周期）
ucbtPTFYvr |C,]-mJ G 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。
%:dd#';g 将Linear2代码段修改如下:
.mOm@<Xdg Dim Linear2
f< R
3ND) for m=1 to 8
) u b!tm Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
v i[~Qt Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
j-qg{oIJ Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
`}8) P# Linear2.SetAttr "Depth", "0"
>z,Y%A Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
Upm#:i|" Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
!L_xcov!Y Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
#}8V UbJ Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
7JY9#+?p> "`'+@KlE 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。
<Zh\6*3:ab 图3.光栅布局通过VB脚本生成
:73T9 / dLf
;g}W 设置仿真参数
r 2{7h> 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
`G>|g^6%i 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
=Hj3o_g- TE simulation
a &`^M Mesh Delta X: 0.015
SO~pe$c- Mesh Delta Z: 0.015
m
7+=w>o Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
`2xt %kC 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
>as+#rz1p Number of Anisotropic PML layers: 15
Aiqb*v$ 其它参数保持默认
Q0 xQx z 运行仿真
h^J :k • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
w}29#F\]R • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
bf\ Uq<&IJ • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
9g$fFO Af^ 9WJ 远场分析
衍射波
D9n+eZ 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
B\`${O( 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
u R!'v 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
ZV07;`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)
Zh?n;n} 图4.远场计算对话框
Y2+YmP*z` lDs C>L-F 5. 在远场对话框，设置以下参数：
gX*
&RsF Wavelength: 0.63
W5&KmA Refractive index: 1.5+0i
V{rQ@7 SE Angle Initial: -90.0
5)w;0{X!P Angle Final: 90.0
:[Ie0[H/M Number of Steps: 721
2%]#rZ
Distance: 100, 000*wavelength
Qk^ } Intensity
pU u')y FwQGxGZ 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
;47 =x1j i 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
YIYuqtnSJ 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
