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：
u
p zBd] •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
$\#wsI( •光栅布局
模拟和后处理分析
/Yj; '\3 布局layout
! {F\ \D/ 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
+h? Gps 图1.二维光栅布局
F?Fxm* Wa/ FI @kE19 用VB脚本定义一个2D光栅布局
iU |X/>k? p^C$(}Yh 步骤：
yu jv^2/ 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
J ql$
g 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 \0;EHB Wafer Dimensions：
E J&w6),d Length (mm): 8.5
W b5n> * Width (mm): 3.0
:j [= VVe^s| ~Z 2D wafer properties:
g*W Y kv Wafer refractive index: Air
'#Q\p6G&_ 3 点击 Profiles 与 Materials.
5 Nt9'" 4|hfzCjMI 在“Materials”中加入以下
材料：
Ow {NI-^K Name: N=1.5
#[]B:
n6 Refractive index (Re:): 1.5
0? ''v>% &23{(]eO Name: N=3.14
:n OCs Refractive index (Re:): 3.14
C_ W%]8u 2UMX%+ "J 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
!]MGIh#u Name: ChannelPro_n=3.14
"d*-k R 2D profile definition, Material: n=3.14
0K N'\KE c^~R %Bx Name: ChannelPro_n=1.5
.X"\ Mg 2D profile definition, Material: n=1.5
+hIMfhF ahR-^^'$ 6．画出以下波导结构：
1`9'.w +r a. Linear waveguide 1
bLC+73BjC Label: linear1
Q SvgbjdE Start Horizontal offset: 0.0
+
7nA; C Start vertical offset: -0.75
RWZjD#5%Z End Horizontal offset: 8.5
R aA7 U End vertical offset: -0.75
7G%^8
ce{! Channel Thickness Tapering: Use Default
8I b 5 Width: 1.5
"4CO^ B Depth: 0.0
DuRC1@e Profile: ChannelPro_n=1.5
m, SWG[~ t x1(6V&l; b. Linear waveguide 2
2SYV2 Label: linear2
:+ AqY(Gz Start Horizontal offset: 0.5
:&m0eZZ% Start vertical offset: 0.05
npcL<$<6X End Horizontal offset: 1.0
O*1la /~m End vertical offset: 0.05
9 j1
tc T Channel Thickness Tapering: Use Default
WE&"W$0 Width: 0.1
y<)q;fI7 Depth: 0.0
]U.YbWe^ Profile: ChannelPro_n=3.14
G}`Hu_ [\) R-5e9vyS 7.加入水平平面波：
JjG>$z Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
Gx-tPW} Input field Transverse: Rectangular
t8 B==% X Position: 0.5
Lu~M=Fh Direction: Negative Direction
A"T*uv| Label: InputPlane1
yV5A VM o 2D Transverse:
!}Ty "p` Center Position: 4.5
`BY&&Bv#? Half width: 5.0
@W!cC#u Titlitng Angle: 45
mTZgvPJ! Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
z.*=3 图2.波导结构（未设置周期）
XD|vB+j\O ~'/_q4 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
_pR7sNe V 将Linear2代码段修改如下:
_" sFLe{
Dim Linear2
G `JXi/#` for m=1 to 8
lISu[{b? Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
d=:&tOCg2 Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
G 8F43!< Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
+FYhDB~m Linear2.SetAttr "Depth", "0"
N2`u
]*"0 Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
M2y"M ,k4 Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
ZTP&*+d Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
\:91BQP
c Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
fAV= O%^ c>e~$b8 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。
=j !Ruy1 图3.光栅布局通过VB脚本生成
u6BLhyS 9h
0^_|" 设置仿真参数
j?P8&Fm< 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
}&Jml%F4uR 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
P6o-H$
a+ TE simulation
V7i1BR8G Mesh Delta X: 0.015
ZYD3[" ~x Mesh Delta Z: 0.015
w1P8p>vA1 Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
w(vda0 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
N }j^55M_] Number of Anisotropic PML layers: 15
=H2.1 :' 其它参数保持默认
pZe:U; bb 运行仿真
oyY0!w,Y • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
\i$WXW ]| • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
3re|=_
Hy • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
5\$ 8"/H o%\ pI% 远场分析
衍射波
j{u! /FD 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
kKR Z79"7s 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
- g]g 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
M /mUY 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)
0`dMT>& I 图4.远场计算对话框
9K5[a^q|My GS4
HY F 5. 在远场对话框，设置以下参数：
/|2#s%|-= Wavelength: 0.63
F Uj4y 9X Refractive index: 1.5+0i
~wsD g[ Angle Initial: -90.0
ONw;NaE, Angle Final: 90.0
{Jl W1;Jc7 Number of Steps: 721
Y l1sAf/ Distance: 100, 000*wavelength
=D2x@ank[ Intensity
aPMqJ#fIr ZNvnVW< 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
$!_]mz6* 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
30v 3C7o= 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
