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：
]mNsG0r6 •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
eLgq
) •光栅布局
模拟和后处理分析
_(~ E8g 布局layout
=b1
y*? 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
<s|.2~ 图1.二维光栅布局
?|}qT05 (]&B' 1b 用VB脚本定义一个2D光栅布局
3,*A VcQA :f_oN3F p 步骤：
:9x]5;ma 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
|f1^&97=+ 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 hgDFhbHtd6 Wafer Dimensions：
@8aV*zjB Length (mm): 8.5
h -091N Width (mm): 3.0
S 5Pn6'w 8WpNlB+:{ 2D wafer properties:
s[/d}S@ > Wafer refractive index: Air
7(C)vtEO: 3 点击 Profiles 与 Materials.
H, GnF &t_TLV 8T 在“Materials”中加入以下
材料：
JX&%5sn( Name: N=1.5
;Oq>c=9% Refractive index (Re:): 1.5
3A~<|<}t 55] MRv Name: N=3.14
9PG{>W$M Refractive index (Re:): 3.14
H.]<f vP /|h+,]<
> 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
qx*b\6Rt Name: ChannelPro_n=3.14
BNr%Q:Q 2D profile definition, Material: n=3.14
@;{ZnRv14 1~2+w]-kU Name: ChannelPro_n=1.5
2,Z @< 2D profile definition, Material: n=1.5
5
/ oW/2" >Lo'H}[pF 6．画出以下波导结构：
4 @mJEi{ a. Linear waveguide 1
I1dOMu9 Label: linear1
-=UvOzw Start Horizontal offset: 0.0
t%k`)p7O Start vertical offset: -0.75
yiH;fK +x End Horizontal offset: 8.5
rTJqw@]#WH End vertical offset: -0.75
y OXEP Channel Thickness Tapering: Use Default
j
b'M Width: 1.5
};Df >< Depth: 0.0
jJ2{g> P0P Profile: ChannelPro_n=1.5
,qV 7 $u fT?m~W^ b. Linear waveguide 2
>lek@euqw Label: linear2
hM="9] i. Start Horizontal offset: 0.5
yw7bIcs|#b Start vertical offset: 0.05
< %<nh`D End Horizontal offset: 1.0
TC=>De2; End vertical offset: 0.05
#KHj.Vg Channel Thickness Tapering: Use Default
E0!0 uSg& Width: 0.1
_o +OkvhU Depth: 0.0
N6S@e\* Profile: ChannelPro_n=3.14
=0;njL(7; **1=|aa: 7.加入水平平面波：
!Bg^-F:N Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
ka(3ONbG Input field Transverse: Rectangular
Y(T$k9%}+ X Position: 0.5
?Lv U 7 Direction: Negative Direction
5s4x%L (~} Label: InputPlane1
M A%g-} 2D Transverse:
H xc >? Center Position: 4.5
q8GCO\( Half width: 5.0
&=T>($3r94 Titlitng Angle: 45
@cx# ' Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
W! =ur,F+ 图2.波导结构（未设置周期）
v=&xiw z} i`}9VaUG 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
dV*9bDkM/ 将Linear2代码段修改如下:
h *Mi/\ Dim Linear2
(58r9WhS for m=1 to 8
3fYfj Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
}h3[QUVf% Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
or7l} X Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
Y10 Linear2.SetAttr "Depth", "0"
~0Zy$L/D Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
:Z83*SPc Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
91fZ r Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
R.GDCGAL Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
E=,fdyj. *N6sxFs 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。
(Bpn9}F-V. 图3.光栅布局通过VB脚本生成
Dw TVoCC sYk#XNH 设置仿真参数
9 "M-nH*< 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
Ca/N'|}^ 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
n%QWs 1 b TE simulation
aHitP Plq Mesh Delta X: 0.015
nVP |{M Mesh Delta Z: 0.015
9sv#TT5V Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
.i#'IS0c 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
/}eb1o Number of Anisotropic PML layers: 15
4O{,oN~7 其它参数保持默认
<Y;w
I#C 运行仿真
&v:[+zw • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
:C&6M79k • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
WK {F • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
$g,v]MW srKEtd" 远场分析
衍射波
f&Juq8s_0 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
g<8Oezi 65 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
52'6wwv6? 3. 将位置移动到等于92的网格点，(位置:-0.12)观察当前位置的近场
9R[P pE'' 4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”，出现远场转换对话框。(图4)
6y{CM/DC 图4.远场计算对话框
? Z2`f6;W4 xxC 2 h3 5. 在远场对话框，设置以下参数：
"5\6`\/ Wavelength: 0.63
scE#&OWF % Refractive index: 1.5+0i
e Zg>]<L Angle Initial: -90.0
od&wfwk( Angle Final: 90.0
eK\i={va Number of Steps: 721
%T}*DC$&S Distance: 100, 000*wavelength
m1s V~" v; Intensity
{~'Iu8TvZ ?MSV3uODb 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
@$ ~;vS 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
emT/H 95|, 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
