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：
phd,Jg[ •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
,'[0tl}8K •光栅布局
模拟和后处理分析
-|T.APxB 布局layout
9%pq+?u9 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
bP(xMw<'j 图1.二维光栅布局
525W;
mu{ }5\F <b^@Y 用VB脚本定义一个2D光栅布局
3V2 "1Ic USv: +
. 步骤：
kU0e;r1 N 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
I!~ 5. 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 tRFj<yuaq Wafer Dimensions：
uD_iyK0, Length (mm): 8.5
;mu^WIj Width (mm): 3.0
2/3,%5j_ ,,OO2EgZ` 2D wafer properties:
O)n"a\LD Wafer refractive index: Air
,dP-sD;< 3 点击 Profiles 与 Materials.
Z+x,Aw q h@&& .S`B 在“Materials”中加入以下
材料：
HTA Jn _ Name: N=1.5
?Mtd3 F^o? Refractive index (Re:): 1.5
' gI q_t|^ LY(YgqL Name: N=3.14
F|Pf-. r`t Refractive index (Re:): 3.14
E9i
M-Lw A}W) La\
4.在“Profile”中定义以下轮廓：
Z_Qs^e$ Name: ChannelPro_n=3.14
x 4Q*~,n 2D profile definition, Material: n=3.14
u1R_u9 :Xq qhG Name: ChannelPro_n=1.5
EBc_RpC/Z 2D profile definition, Material: n=1.5
j#hFx+S Yi1lvB?m 6．画出以下波导结构：
c 2t<WRG a. Linear waveguide 1
G(" S6u Label: linear1
V.?N29CA| Start Horizontal offset: 0.0
K-vG5t0$\/ Start vertical offset: -0.75
&NM.}f End Horizontal offset: 8.5
5)bf$?d End vertical offset: -0.75
>MwjUq Channel Thickness Tapering: Use Default
aNs~Uad1U Width: 1.5
a\;Vly ; Depth: 0.0
"^Y)& <J& Profile: ChannelPro_n=1.5
noJ5h | O eLM*Zi b. Linear waveguide 2
^E{M[;sF3y Label: linear2
{x Jq F4 Start Horizontal offset: 0.5
D+.<
kY. Start vertical offset: 0.05
7L)edR [ End Horizontal offset: 1.0
B WRAz*V End vertical offset: 0.05
Q$u&/g3NvL Channel Thickness Tapering: Use Default
?tx%K U\3 Width: 0.1
'Km
~3t Depth: 0.0
WZ,}]D Profile: ChannelPro_n=3.14
#e) A B /q/6Pp 7.加入水平平面波：
Av6 =q=D Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
8$ 9Q=M Input field Transverse: Rectangular
!D#wSeJ X Position: 0.5
OI/m_xx@j Direction: Negative Direction
RI.6.f1dy Label: InputPlane1
:buH\LB*P 2D Transverse:
mXAGa8##j Center Position: 4.5
max 5s$@ Half width: 5.0
0oR'"Vo Titlitng Angle: 45
]$Ud`<Xnx Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
o\<m99Ub 图2.波导结构（未设置周期）
F9h'.{@d v|~&I%S7 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。
/L |$*
Xj 将Linear2代码段修改如下:
w(/#isC Dim Linear2
"MS}@NLUW for m=1 to 8
X~+AaI :~K Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
,zXP,(x Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
cl2+, !: Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
QEtf-xNn^ Linear2.SetAttr "Depth", "0"
-o:
if F| Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
tFj[>_d7 Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
Hg[g{A_G[ Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
R;yi 58Be Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
%PF:OB6[| ''. P= 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。
(_2Iu%F 图3.光栅布局通过VB脚本生成
o4Ny9s &ZyZmB 设置仿真参数
"Sx}7?8AB 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
(g(.gN] 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
C6<*'5 T TE simulation
v H[G#A~ 4 Mesh Delta X: 0.015
Uw`YlUT\ Mesh Delta Z: 0.015
c
qWX*&2_ Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
,?k0~fuG6 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
cpY'::5.% Number of Anisotropic PML layers: 15
<xn96|$ 其它参数保持默认
;pH&YB Y 运行仿真
O8\ > ?4) • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
3P}^Wu • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
2D'b7zPJ3 • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
HLL:nczj }^b7x;O| 远场分析
衍射波
`qXCY^BH2 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
7A,QA5G ]C 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
A,H |c=" 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
6_rgj {L 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)
n PAl8 图4.远场计算对话框
6cQ )*,Q $4Vp l 5. 在远场对话框，设置以下参数：
QXaE2}}P Wavelength: 0.63
II,snRD Refractive index: 1.5+0i
'!V5 #J Angle Initial: -90.0
@gc|Z]CV Angle Final: 90.0
t%k1=Ow5i Number of Steps: 721
:Qc[>:N Distance: 100, 000*wavelength
,)svSzR Intensity
J 7/)XS 7RpAsLH= 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
\c1NIuJR 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
bjq+x: > 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
