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：
1{cF/ :o •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
:l
Z\=2D •光栅布局
模拟和后处理分析
?aTC+\= 布局layout
VRY@}>W' 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
ab)ckRC 图1.二维光栅布局
km
lb,P r<P? F 用VB脚本定义一个2D光栅布局
K@ osD7- vt(n: Xk 步骤：
o ?.VW/" 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
i{Q ,>Rt 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 +Bt%W%_ X Wafer Dimensions：
\sW>Y#9] Length (mm): 8.5
J]48th0 , Width (mm): 3.0
~G ^+.>j w`#9Re 2D wafer properties:
V!+ < Wafer refractive index: Air
f!GFRMM1 3 点击 Profiles 与 Materials.
2#UVpgX? %^"i\- *|S 在“Materials”中加入以下
材料：
1O)m(0tb[ Name: N=1.5
76c:* bZ Refractive index (Re:): 1.5
'q8:1i9\[ pg<c vok Name: N=3.14
md : Wx Refractive index (Re:): 3.14
^ fS_h `B G(hnrRxn 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
4}YHg&@\d% Name: ChannelPro_n=3.14
8N#.@\'kz. 2D profile definition, Material: n=3.14
O4a~(*f YsTF10 Name: ChannelPro_n=1.5
._' .F'd 2D profile definition, Material: n=1.5
brF) %x` '^2 b C 6．画出以下波导结构：
{;JFoe + a. Linear waveguide 1
_XI,z0( Label: linear1
/KO2y 0` Start Horizontal offset: 0.0
Q b5vyV ` Start vertical offset: -0.75
H}1XK|K3#H End Horizontal offset: 8.5
N{!@M_C^%R End vertical offset: -0.75
x.(Sv]+[ Channel Thickness Tapering: Use Default
cI <T/~P Width: 1.5
c^,8eb7c Depth: 0.0
^7$Q" Profile: ChannelPro_n=1.5
8 ..g\ZT N\hHu6 b. Linear waveguide 2
P2U [PO Label: linear2
-li;w
tCS Start Horizontal offset: 0.5
w~e$ul(IQM Start vertical offset: 0.05
5 ^tetDz} End Horizontal offset: 1.0
+/#Lm#*nu% End vertical offset: 0.05
DwXSlsN3v Channel Thickness Tapering: Use Default
Rd1I$| Y Width: 0.1
$*+UX
Depth: 0.0
@iYr<>iDZ Profile: ChannelPro_n=3.14
K7
tSSX<N PV/ hnVUl 7.加入水平平面波：
"/\- ?YJjw Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
S%Z2J)H" Input field Transverse: Rectangular
KKw J=za X Position: 0.5
F4&`0y: Direction: Negative Direction
nqib`U@" Label: InputPlane1
lh Fv2.qR 2D Transverse:
j sw0"d( Center Position: 4.5
l;;"v) C8 Half width: 5.0
W
-5wjc Titlitng Angle: 45
.W0;Vhw" Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
>=L<3W1 图2.波导结构（未设置周期）
H3BMN}K~ "nn>I}jK 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。
7{ u1ynt 将Linear2代码段修改如下:
|%Ssb;M Dim Linear2
D{,
b| 4 for m=1 to 8
/2]=.bLwz Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
X&| y| Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
V#d8fRm Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
{ Em fw9L Linear2.SetAttr "Depth", "0"
o~p% ODH Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
@-jI<g Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
8$6^S{ M3 Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
1n+JH XR \ Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
"@+r|x P&8QKX3
j^ 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。
?h|w7/9 图3.光栅布局通过VB脚本生成
XZ1<sm8t." & UoQ8& 设置仿真参数
K<D=QweOon 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
9 ]*hP]( 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
Zd[6-/-: TE simulation
aQ.mvuMa7' Mesh Delta X: 0.015
aEC&#Q(]q Mesh Delta Z: 0.015
*bTR0U Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
mM;p 7
sJ 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
m <e-XT Number of Anisotropic PML layers: 15
uSn<]OrZo` 其它参数保持默认
W*NK-F[ 运行仿真
5R"(4a P • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
gye'_AR?k • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
|H@1g=q • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
-JB ~yO?0 HCVMqG! 远场分析
衍射波
|a[Id 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
u MM?s?q 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
!TdbD56 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
2ID]it\5 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)
[(4s\c 图4.远场计算对话框
bG[)r *u`[2xmuYf 5. 在远场对话框，设置以下参数：
vB T]a Wavelength: 0.63
m%G:|`f 7 Refractive index: 1.5+0i
BF(.^oh"n0 Angle Initial: -90.0
0 P -eC|0 Angle Final: 90.0
sas:5iB5 Number of Steps: 721
d #]XyN> Distance: 100, 000*wavelength
*1cl PK Intensity
Dwp-*QK^G Hwm] l`E] 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
~xaPq= AH 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
#99 fFs`w 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
