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：
h [*/Tn r •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
TL u+5f •光栅布局
模拟和后处理分析
NzS(, F 布局layout
oP >+2.i 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
(~S=D FsP 图1.二维光栅布局
?
nx3# < x -;tV=E} 用VB脚本定义一个2D光栅布局
+/O3L=QyJ 9u [^9tL+D 步骤：
|ppG* ee 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
.cks ){\ 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 7s lpj8 Wafer Dimensions：
7 pPaHX8 Length (mm): 8.5
*G rYB6MT Width (mm): 3.0
, bTpD! _43'W{% 2D wafer properties:
'#<4oW\] Wafer refractive index: Air
qAI %6d 3 点击 Profiles 与 Materials.
a+mrsyM 6LRvl6ik 在“Materials”中加入以下
材料：
P;8nC:z L Name: N=1.5
'u g:ic Refractive index (Re:): 1.5
c'|](vOd] WwDd62g Name: N=3.14
[D%(Y
~2 Refractive index (Re:): 3.14
E P3Vz8^ HQkK8'\LP 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
j_3`J8WwF Name: ChannelPro_n=3.14
uH{o JSrK 2D profile definition, Material: n=3.14
) kMF~S|H ~a$h\F'6
Name: ChannelPro_n=1.5
}G/!9Zq 2D profile definition, Material: n=1.5
= Ed0vw ;_X2E~i[ 6．画出以下波导结构：
`!( I Q& a. Linear waveguide 1
0Sj B &J Label: linear1
/\. [@] Start Horizontal offset: 0.0
Lv&9s Start vertical offset: -0.75
9Bao~(j/k End Horizontal offset: 8.5
=h\unQ1T End vertical offset: -0.75
p>N8g#G Channel Thickness Tapering: Use Default
{8* d{0l Width: 1.5
;rRV=$y Depth: 0.0
Z% DJ{!Hnh Profile: ChannelPro_n=1.5
|:w)$i& * "wy2u~ b. Linear waveguide 2
~pT1,1 Label: linear2
q6PG=9d0B Start Horizontal offset: 0.5
d{J@A;d a Start vertical offset: 0.05
X5p b9zRq End Horizontal offset: 1.0
R53^3"q~ End vertical offset: 0.05
=`ZRP A!aY Channel Thickness Tapering: Use Default
KCIya[$* Width: 0.1
NkV 81 ? Depth: 0.0
2@N9Zk{{J Profile: ChannelPro_n=3.14
B:Y F|k}T Jmuyd\?,b 7.加入水平平面波：
q|{ z9V< Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
"Zfm4Nx " Input field Transverse: Rectangular
n:[@#xs- X Position: 0.5
lc8g$Xw3 Direction: Negative Direction
9=q& SG Label: InputPlane1
>4#: qIU 2D Transverse:
D 0Mxl?S? Center Position: 4.5
G?v!Uv8O Half width: 5.0
7gcR/HNeF Titlitng Angle: 45
c@2a)S8Y] Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
OqWm5(u&S 图2.波导结构（未设置周期）
8@[S,[ _7z]zy@PC5 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
-2[#1S* 将Linear2代码段修改如下:
<+-=j Dim Linear2
78\j for m=1 to 8
A`#?Bj Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
?f N6_x2e3 Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
zO2=o5nF. Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
182g 6/, Linear2.SetAttr "Depth", "0"
' ?jsH+j+ Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
Xj{gyLs Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
#*q]^Is" Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
Y7zs)W8xTT Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
&~Y%0&F,& &09&;KJ 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。
=;4K 5l{c 图3.光栅布局通过VB脚本生成
jEE!H /
wz)s 设置仿真参数
IG{ lr 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
@ x .`z 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
z4 <_>)p TE simulation
K&n-(m % Mesh Delta X: 0.015
9%Tqk"x? Mesh Delta Z: 0.015
?em8nZ' Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
Do7 7V5 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
+HPcv u?1 Number of Anisotropic PML layers: 15
D ;s% cL` 其它参数保持默认
]ag{sU@#
运行仿真
ZH|q#< {l • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
o5j6(`#;
• 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
",&QO 7_ • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
zrqI^i"c -b
iE 远场分析
衍射波
HE35QH@/` 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
>|c?ZqW 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
%*szB$ [3 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
D+v ?zQw 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
7i5A: 图4.远场计算对话框
Q=8YAiCu Xy%||\P{) 5. 在远场对话框，设置以下参数：
f=k#o2 Wavelength: 0.63
ZG 0^O"B0 Refractive index: 1.5+0i
bZ1*:k2 Angle Initial: -90.0
`kJ)E;v;3 Angle Final: 90.0
?_FL
'G Number of Steps: 721
Pn^ `_ Distance: 100, 000*wavelength
`u}_O(A1pA Intensity
;py9,Wno 0VcHz$
6 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
#Lpw 8b6 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
L {P'mG=4 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
