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：
0X =Yly*m@ •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
Kc~h •光栅布局
模拟和后处理分析
=9@{U2 =l 布局layout
1? s]nU 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
d>@&[C!28 图1.二维光栅布局
!_<zK:`-L V" =(I'X 用VB脚本定义一个2D光栅布局
"{-jZdq' z45
7/zO 步骤：
f,{O%*PUA 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
ZaYux-0]kF 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 FWpcWmS`s Wafer Dimensions：
~_^# /BnAl Length (mm): 8.5
#= r:;,, Width (mm): 3.0
4L}i`)CmB ,YzrqVY 2D wafer properties:
$o KT-G Wafer refractive index: Air
D0 Cs
g39 3 点击 Profiles 与 Materials.
3dm lP2 Xk= bb267 在“Materials”中加入以下
材料：
3_k.`s_Z Name: N=1.5
;w,+x 7 Refractive index (Re:): 1.5
,{=pFs2 B; f\H,/59 Name: N=3.14
P9(]9np,, Refractive index (Re:): 3.14
e@[9WnxYe +RLHe]9& 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
$*EK
v'g[n Name: ChannelPro_n=3.14
QR4!r@*=
2D profile definition, Material: n=3.14
# P[d?pY hxcRFqX" Name: ChannelPro_n=1.5
[7d>c 2D profile definition, Material: n=1.5
os/_ObPiX a (>o QG8F 6．画出以下波导结构：
2 0gl z( a. Linear waveguide 1
Nm;(M = Label: linear1
nl v 8HC Start Horizontal offset: 0.0
[K_v,m]
Start vertical offset: -0.75
8BP.VxX End Horizontal offset: 8.5
-58 End vertical offset: -0.75
3q7Z?1'o
Channel Thickness Tapering: Use Default
.Y!] {c Width: 1.5
g *}M;"
Depth: 0.0
*fs'%"w- Profile: ChannelPro_n=1.5
r)S tp`p I9JiH,+ b. Linear waveguide 2
t
As@0`x9 Label: linear2
,khB*h14;h Start Horizontal offset: 0.5
72J @Dc Start vertical offset: 0.05
QU0FeGtz End Horizontal offset: 1.0
p9c`rl_N End vertical offset: 0.05
')]K& Channel Thickness Tapering: Use Default
92y <E< n Width: 0.1
)3h%2C1uM Depth: 0.0
u#TRm?s Profile: ChannelPro_n=3.14
x4@v$phyH JIeKp7 ;^ 7.加入水平平面波：
khS b|mR) Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
h>jLhj<07W Input field Transverse: Rectangular
/]pBcb|< X Position: 0.5
&OpGcbf1 Direction: Negative Direction
@KtQ~D Label: InputPlane1
9ure:Dko(Y 2D Transverse:
a >w@9 Center Position: 4.5
~M@'=Q*~ Half width: 5.0
$F>
#1:=v< Titlitng Angle: 45
z@ WuKRsi Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
v]`}T /n 图2.波导结构（未设置周期）
:)/%*<vq, Vn:BasS% 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
H"~]|@g-p 将Linear2代码段修改如下:
'FVh/};Y.D Dim Linear2
)"Ef* /+ for m=1 to 8
n.}A
: Z Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
RPH] @ Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
L`$m<9w' Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
JPeZZ13sS Linear2.SetAttr "Depth", "0"
E: EXp7 Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
:wlX` YW+e Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
_,S
L;*G4| Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
j2oHwt6" Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
z&a%_
]Q* oH;0_! 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。
+f#o ij 图3.光栅布局通过VB脚本生成
EN
OaC
T DvUiJm 设置仿真参数
o;.6Y `-fJ 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
>G4EiJS 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
'g3!SdaLF TE simulation
:g1C,M~ Mesh Delta X: 0.015
q(tdBd'o6 Mesh Delta Z: 0.015
1h.Yp z u Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
' %JIc~LJ 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
/^#8z(@B Number of Anisotropic PML layers: 15
.=y-T=} 其它参数保持默认
;
E Nhy 运行仿真
*k&yD3br-V • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
H
l'za • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
N$Pi4 • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
ifo^
M]v u!N Y@$Wc 远场分析
衍射波
~d+.w%Z ` 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
yr p;G _ 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
1e Wl:S} 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
L^}i7nJ 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)
5C03)Go3Z 图4.远场计算对话框
YMlnC7?_ / P[;<,U;'HO 5. 在远场对话框，设置以下参数：
I-@A{vvPK Wavelength: 0.63
Pfy2P pA Refractive index: 1.5+0i
N>Dr
z Angle Initial: -90.0
-2)6QKh~D Angle Final: 90.0
H9 d! -9I Number of Steps: 721
O<A$,<6 7 Distance: 100, 000*wavelength
{*/&`$0lH| Intensity
P>*B{fi^ a4 zq`n|3U 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
dNQR<v\IL 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
M qy5>f) 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
