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：
e"jA#Y # •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
>v4k _JX •光栅布局
模拟和后处理分析
|=OO$z;q| 布局layout
U3ygFW% 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
pB
@l+
n^ 图1.二维光栅布局
%9_wDfw~ >.R6\ >N% 用VB脚本定义一个2D光栅布局
4SG22$7 W !U02>X 步骤：
|pIA9/~Z 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
,v"/3Ff{, 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 ^V^In-[!y: Wafer Dimensions：
W Y@x2bBi Length (mm): 8.5
vFfvvRda4x Width (mm): 3.0
S}"?#=Q.%O +uPN+CgQ@ 2D wafer properties:
E(G =~>P Wafer refractive index: Air
\!UNa le 3 点击 Profiles 与 Materials.
tVx.J'"Y `1%SXP1 在“Materials”中加入以下
材料：
{Y5h*BD> Name: N=1.5
!$q1 m@K1 Refractive index (Re:): 1.5
(vIrXF5Dnj 'e6 W$?z Name: N=3.14
^qpa[6D6x Refractive index (Re:): 3.14
c$f|a$$b '-#6;_ i< 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
V:42\b7x Name: ChannelPro_n=3.14
kO<`RHlX= 2D profile definition, Material: n=3.14
c ;3bX6RD* p71% -nV Name: ChannelPro_n=1.5
;(w=}s% ]+ 2D profile definition, Material: n=1.5
(4V1%0 LvpHR#K)F5 6．画出以下波导结构：
d9/E^)TT a. Linear waveguide 1
:,F^{ Label: linear1
oB[3? e Start Horizontal offset: 0.0
ADX} Start vertical offset: -0.75
Q}jbk9gM5 End Horizontal offset: 8.5
rL URP2~ End vertical offset: -0.75
}\u~He% Channel Thickness Tapering: Use Default
DT&[W<oN Width: 1.5
ej,MmLu~^ Depth: 0.0
yZ:|wxVY Profile: ChannelPro_n=1.5
f/)3b`$Wu 1elx~5v1.= b. Linear waveguide 2
+!POKr Label: linear2
PqcuSb6 Start Horizontal offset: 0.5
[[D}vL8d Start vertical offset: 0.05
HZQ I | End Horizontal offset: 1.0
#)R;6 " End vertical offset: 0.05
We#*.nr{3Z Channel Thickness Tapering: Use Default
~E^EF{h
Width: 0.1
NQfIY`lt' Depth: 0.0
HXU"]s2Z Profile: ChannelPro_n=3.14
Ao96[2U6 |
7>1) 7.加入水平平面波：
}sy3M rb Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
va8:QHdU Input field Transverse: Rectangular
gb(\c:yg1R X Position: 0.5
mC~W/KReA Direction: Negative Direction
F__>`Do l Label: InputPlane1
qe(X5 ?#; 2D Transverse:
e;3$7$n Pv Center Position: 4.5
| ry;'[* Half width: 5.0
Cw{#(xX Titlitng Angle: 45
jo< sN Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
s*k"-5 图2.波导结构（未设置周期）
=< CH( 4! =|3 L'cDC 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。
j{_ MDE7N 将Linear2代码段修改如下:
]VJcV.7` Dim Linear2
'%RMpyK~ for m=1 to 8
M`?/QU~ Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
}T c)M_ Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
\((>i7 C Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
66L *6O 4 Linear2.SetAttr "Depth", "0"
>Dtw^1i Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
,A6*EJ\w Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
cJ8*[H<NV Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
6C]!>i}U Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
&I(|aZx?J N=I5MQG 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。
qE,%$0g 图3.光栅布局通过VB脚本生成
30H:x@='9 &\p :VF. 设置仿真参数
h y[_ 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
T)C 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
aRG[F*BY TE simulation
}4
$EN Mesh Delta X: 0.015
{iQ<`,)Y Mesh Delta Z: 0.015
Y6N+,FAk+J Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
<K\F/`c 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
8=nm`7(] Number of Anisotropic PML layers: 15
)i!)T v 其它参数保持默认
B!tt e ) 运行仿真
4|+
|L_ • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
;,4J:zvZdQ • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
Osy5|Ts • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
+$
-#V b&_p"8)_ 远场分析
衍射波
I(7gmCV 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
mmjB 1 L 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
U_8I$v-~ 3. 将位置移动到等于92的网格点，(位置:-0.12)观察当前位置的近场
3p4bOT5 4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”，出现远场转换对话框。(图4)
j_H
T 图4.远场计算对话框
T8m% _U#b 33;|52$ 5. 在远场对话框，设置以下参数：
9Akwr} Wavelength: 0.63
=:0(&NCRq Refractive index: 1.5+0i
[c W Angle Initial: -90.0
^X;>?_Bk Angle Final: 90.0
h =U 4 Number of Steps: 721
*xjIl<`pK Distance: 100, 000*wavelength
JWdG?[$ Intensity
=& lYv AN1bfF:C 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
h n ]6he 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
#62ww-E~ 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
