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：
)TEm1\ •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
7#c4.9b? •光栅布局
模拟和后处理分析
/\;m/cwrl" 布局layout
E *IP#:R 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
Rt:^'Qi$! 图1.二维光栅布局
xQ2: tY#?
M%Ksyr9 用VB脚本定义一个2D光栅布局
,p#r; O<O [9B1 %W 步骤：
0m=57c$O 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
C,A/29R,s 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 m@u% 3*: Wafer Dimensions：
E N CWOj Length (mm): 8.5
->X>h_k.Y Width (mm): 3.0
?;H}5>^8P 8O$ LY\G 2D wafer properties:
I!Z"X& Wafer refractive index: Air
74a@/'WbE 3 点击 Profiles 与 Materials.
nM Z)x- }%-iJ\ 在“Materials”中加入以下
材料：
J 3(E{w8Q Name: N=1.5
UG=]8YY!
Refractive index (Re:): 1.5
N| Ag8/2A U$<"
. q Name: N=3.14
0~ K&P#iR Refractive index (Re:): 3.14
9 zS 0: >hK\F# 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
sei2\l8q Name: ChannelPro_n=3.14
*nHuGla 2D profile definition, Material: n=3.14
jd,i=P% ZHa>8x;Mjl Name: ChannelPro_n=1.5
Wy*+8~@A 2D profile definition, Material: n=1.5
|
oK 9o6m4 ,lStT+ A 6．画出以下波导结构：
N_S~&(I| a. Linear waveguide 1
.)_2AoT7[ Label: linear1
IVkB)9IW Start Horizontal offset: 0.0
K!.t}s.t Start vertical offset: -0.75
"bDj 00nwh End Horizontal offset: 8.5
fISK3t/=C End vertical offset: -0.75
G}^= (,jl Channel Thickness Tapering: Use Default
HZZZ [km Width: 1.5
5 7t . Ud Depth: 0.0
,a ,2I Profile: ChannelPro_n=1.5
Nh_\{
&r fK +
5 b. Linear waveguide 2
oI[rxr Label: linear2
,of E*Wt Start Horizontal offset: 0.5
ZJQFn Start vertical offset: 0.05
<+-n
lK4 End Horizontal offset: 1.0
Hz."4nhv End vertical offset: 0.05
)\ceanS Channel Thickness Tapering: Use Default
l
EzN Width: 0.1
IQ~qiFCf Depth: 0.0
Ul9^"o Profile: ChannelPro_n=3.14
RJzIzv99m R:YVmqd 7.加入水平平面波：
>e
R^G5rn; Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
"mQcc }8 Input field Transverse: Rectangular
Xd5s8C/} X Position: 0.5
aEvbGo Direction: Negative Direction
yDKH;o Label: InputPlane1
Y`(Ri-U4 2D Transverse:
DAP/ Center Position: 4.5
-` ViuDX= Half width: 5.0
8K?}!$fz Titlitng Angle: 45
Xi) ;dcNJ Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
Wp8>Gfb2 图2.波导结构（未设置周期）
;"x+V gS' |xcC'1WU 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。
`Ucj_6&Tqs 将Linear2代码段修改如下:
H~nX! sO Dim Linear2
+cqUp6x. for m=1 to 8
*
7Ov.v % Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
e4SS'0| Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
-43>?m/a Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
<
$e# o H Linear2.SetAttr "Depth", "0"
]!"w?-h Si Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
ufIvvZ* Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
&BrFcXF Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
x@Z{5w_a Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
v$Fz^<Na gM>?w{!LBx 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。
anbw\yh8 图3.光栅布局通过VB脚本生成
'(3 QyCD eG!ma` v 设置仿真参数
} SW p~3P 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
Iiq qdU] 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
5%WAnh TE simulation
l3>e-kP Mesh Delta X: 0.015
x4c|/}\)*
Mesh Delta Z: 0.015
2SC-c `9) Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
UTKyPCfj 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
$M,<=.oT Number of Anisotropic PML layers: 15
I <D7 Jj 其它参数保持默认
03v+eT 运行仿真
tm.60udbo • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
sIf]e'@AC • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
M' z.d • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
%'s_ =r` z gEN2d 远场分析
衍射波
>" b W' 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
wrg B =o 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
;!S5P( 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
5 H
XF3 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)
= EFh* sp 图4.远场计算对话框
Vf pT5W< c.Hw
K\IU 5. 在远场对话框，设置以下参数：
j AOy3c Wavelength: 0.63
~k"b"+2 Refractive index: 1.5+0i
0j(U & Angle Initial: -90.0
/7#e Angle Final: 90.0
z+Fu{<#( Number of Steps: 721
A)"L+Yu 5 Distance: 100, 000*wavelength
SgewAng?@o Intensity
b` D]L/}pr 3pv qF,"~D 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
3{ ?X>6T 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
ig A?E56? 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
