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：
o[ks-C>jw •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
-(WR hBpw •光栅布局
模拟和后处理分析
?.F^Oi6
u 布局layout
`i(b%$|^&Z 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
/0gr?I1wr7 图1.二维光栅布局
j #:
ARb >0ZG&W9 用VB脚本定义一个2D光栅布局
'a JE+ tK e-Dk9 步骤：
R\7r!38 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
Qb)c>r 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 . 70=x H Wafer Dimensions：
~F,Y BX Length (mm): 8.5
e_3jyA@ v Width (mm): 3.0
Twd*HH *My9r.F5o 2D wafer properties:
t>N2K-8Qh Wafer refractive index: Air
2SlL`hN>Z 3 点击 Profiles 与 Materials.
M6Xzyt| zY*~2|q,s 在“Materials”中加入以下
材料：
=X5w=(& Name: N=1.5
LVdR,'lS Refractive index (Re:): 1.5
2p;I<C:Eo Uvc$&j^k Name: N=3.14
m='}t \= Refractive index (Re:): 3.14
{j`8XWLZZN S} ,Cz 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
^J hs/HV Name: ChannelPro_n=3.14
/8l@n dZf 2D profile definition, Material: n=3.14
QP50.P5g F Xr\ Name: ChannelPro_n=1.5
U<sGj~"# 2D profile definition, Material: n=1.5
JCBX?rM/ v% 2Dz 6．画出以下波导结构：
e&T-GL a. Linear waveguide 1
,\&r\!= Label: linear1
jLM y27Cn Start Horizontal offset: 0.0
03zt^< Start vertical offset: -0.75
ZD|F"v. End Horizontal offset: 8.5
(*6 .-Xn End vertical offset: -0.75
z>,t P Channel Thickness Tapering: Use Default
}s'=w]m Width: 1.5
C<T6l'S{? Depth: 0.0
Ey U 6^ Profile: ChannelPro_n=1.5
M"p%CbcI] ZDp^k{AN9a b. Linear waveguide 2
.nVY" C& Label: linear2
t$t'{*t(
T Start Horizontal offset: 0.5
"bRjY?D Start vertical offset: 0.05
GKF! GbGR@ End Horizontal offset: 1.0
F[jqJzC z End vertical offset: 0.05
0iR?r+| Channel Thickness Tapering: Use Default
<{;'0> ToM Width: 0.1
r 9M3rj] Depth: 0.0
1oiSmW\ Profile: ChannelPro_n=3.14
/&47q U4PJ _](y<O^9yO 7.加入水平平面波：
45[,LJaMd Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
Ue Z(@6_: Input field Transverse: Rectangular
l4taD!WD/ X Position: 0.5
Zon7G6s9` Direction: Negative Direction
@@\px 66 Label: InputPlane1
(7! pc 2D Transverse:
w X6-WQ R Center Position: 4.5
z ULH gG Half width: 5.0
OIw[sum2 Titlitng Angle: 45
F,VWi$Po\N Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
~ rjK*_3/ 图2.波导结构（未设置周期）
gn.)_ "x;FE<I 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。
UfO='&U ^ 将Linear2代码段修改如下:
$'d,X@}8 Dim Linear2
^jS1g*nrN for m=1 to 8
`.pd %\ Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
KI*b W e Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
]lyQ*gM Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
!@ P{s'<: Linear2.SetAttr "Depth", "0"
jjE u Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
4 )}>dxv Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
Z]2z *XD Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
$K\e
Pfk Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
G[>C Bh5 L$!2<eK 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。
@J6r;4|& 图3.光栅布局通过VB脚本生成
=2rdbq6R !U2<\!_ 设置仿真参数
e~># M $ 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
>Q"3dw 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
_^RN$4.R> TE simulation
Uh1UZ
r Mesh Delta X: 0.015
x@O )QaBN! Mesh Delta Z: 0.015
zZ51jA9x Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
g co;8e_ 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
-R];tpddR5 Number of Anisotropic PML layers: 15
{`)o xzR 其它参数保持默认
${ DSH 运行仿真
n++ak\ • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
8~.8"gQ • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
>bhF{*t#;y • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
fh1-]$z`~ gwB0/ $!4" 远场分析
衍射波
C~.\2D`zy 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
$5\sV4 8f 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
>OjK0jiPf 3. 将位置移动到等于92的网格点，(位置:-0.12)观察当前位置的近场
2p 7;v7)y 4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”，出现远场转换对话框。(图4)
7r Gp^ 图4.远场计算对话框
yF |28KJ r ~,3 5. 在远场对话框，设置以下参数：
apM)$ Wavelength: 0.63
:]8A;`G} Refractive index: 1.5+0i
* N{k#d/ Angle Initial: -90.0
B
' d@ms Angle Final: 90.0
4pcIH5)z Number of Steps: 721
(&V*~OR Distance: 100, 000*wavelength
S @!z '$& Intensity
T(cpU,Q `@6y Wb:X 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
QGErQ
+l 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
U
=g&c
` 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
