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：
h*'d;_(, •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
_<u;4RO(s •光栅布局
模拟和后处理分析
>ITEd 布局layout
$xcv > 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
"
Z;uu)NE 图1.二维光栅布局
0ny{)Sd6um *aG"+c6| 用VB脚本定义一个2D光栅布局
~u2w`H?V FQ## 3 97 步骤：
Vi,Y@+4 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
:)LC gIQo 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 `e*61k5 Wafer Dimensions：
$`Rxn*}V4# Length (mm): 8.5
6H6Law!) Width (mm): 3.0
Gt'/D>FE0 #ko6L3Pi 2D wafer properties:
wi BuEaUkW Wafer refractive index: Air
RO$*G
jQd 3 点击 Profiles 与 Materials.
@H4wHlb <{ # <5 8 在“Materials”中加入以下
材料：
V g6 S/ - Name: N=1.5
C M^r|4 K Refractive index (Re:): 1.5
t[j9R#02? LT& / 0 Name: N=3.14
.pKN4 Refractive index (Re:): 3.14
H` Lu"EK W+/2c4$F3 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
cE 2R r Name: ChannelPro_n=3.14
5C65v:Q`N 2D profile definition, Material: n=3.14
/'"R Mq [$oM Name: ChannelPro_n=1.5
'F<Sf:?.p 2D profile definition, Material: n=1.5
2+Vp'5>& rxArTpS{.# 6．画出以下波导结构：
=ty2_6&> a. Linear waveguide 1
ex:3ua$N Label: linear1
p Mh++H]" Start Horizontal offset: 0.0
'Dq"e$JM< Start vertical offset: -0.75
d>~`j8,B End Horizontal offset: 8.5
T#/ 11M$uQ End vertical offset: -0.75
X J
_%! Channel Thickness Tapering: Use Default
@M9_j{A Width: 1.5
0*{@E%9 Depth: 0.0
r=|vad$ Profile: ChannelPro_n=1.5
s1v{~xP }R\B.2#M_@ b. Linear waveguide 2
?Cc $] Label: linear2
Lsn XS9_ Start Horizontal offset: 0.5
gi
'^qi2 Start vertical offset: 0.05
#W.bZ]&WA End Horizontal offset: 1.0
5 5a@)>h End vertical offset: 0.05
'oT|cmlc Channel Thickness Tapering: Use Default
HK? Foo? Width: 0.1
fA;x{0CAMX Depth: 0.0
np= J :v4 Profile: ChannelPro_n=3.14
bf{Ep=- )y5iH){ ! 7.加入水平平面波：
}el,^~ Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
3 k`NNA Input field Transverse: Rectangular
<)"iL4 kDI X Position: 0.5
^=3 ^HQ'Zm Direction: Negative Direction
& ,F elB0* Label: InputPlane1
~LSy7$rz 2D Transverse:
p+!f(H Center Position: 4.5
9B&
}7kk Half width: 5.0
"hz >{oe Titlitng Angle: 45
*pY/5? g Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
Sw/J+FO2 图2.波导结构（未设置周期）
g+VRT, r \g jl^# ; 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。
r';Hxa ' 将Linear2代码段修改如下:
}`?7\\ 6 Dim Linear2
7Z9.z 4\ for m=1 to 8
O#A8t<f|M Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
E`U &Z Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
V #+126 Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
.Ydr[ Linear2.SetAttr "Depth", "0"
oXvdR(Sb^ Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
8a_ UxB Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
<d3PDO@w/ Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
Q=dw 6 Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
/YS@[\j4 JvT %R`i 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。
8|fLe\" 图3.光栅布局通过VB脚本生成
8Ix -i PV5-^ Y"v 设置仿真参数
PEK.Kt\M 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
>B @i
E 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
& E} I TE simulation
I3V{"Nx 6 Mesh Delta X: 0.015
))8Emk^Q{ Mesh Delta Z: 0.015
&h98.A*& Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
6tDg3`w> 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
5)h+(u C3 Number of Anisotropic PML layers: 15
-Y5YCY!` 其它参数保持默认
}(8D!XgWa 运行仿真
T2;v<( • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
* [iity • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
j=`y
@~ • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
`NYF ?% GGYX!=]~ 远场分析
衍射波
TsoCW ]h 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
){?mKB 5 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
jAD+:@ 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
]b5%?^Z# 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)
#RCZA4> 图4.远场计算对话框
WsG"x>1n 8#NIs@DJ 5. 在远场对话框，设置以下参数：
V'Sd[* Wavelength: 0.63
9Ba%= Refractive index: 1.5+0i
~N)( ^ 4 Angle Initial: -90.0
*
ePDc' Angle Final: 90.0
hg<"Yg= Number of Steps: 721
`</= AY> Distance: 100, 000*wavelength
: :^qy^n Intensity
4i ~eTb }z9I`6[ 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
vWPM:1A 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
r&H=i 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
