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：
\{abyi; •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
nq A>
}A
•光栅布局
模拟和后处理分析
{TlS)i ` 布局layout
$yhQ)@#1 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
&OWiA;e?f 图1.二维光栅布局
\e ( h6,@ |W{z,e01x 用VB脚本定义一个2D光栅布局
J/ <[i rC .4.zy]I 步骤：
id GM%Faur 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
v#= - 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 &!m;s_gi Wafer Dimensions：
TRX; m|
Length (mm): 8.5
piY=(y&3 Width (mm): 3.0
WG(t t. A1Rt 2D wafer properties:
ezy0m}@ Wafer refractive index: Air
\
$z.x-U 3 点击 Profiles 与 Materials.
S9-K 8?P@<Do% 在“Materials”中加入以下
材料：
>qCUs3}C{* Name: N=1.5
S}ZM;M Refractive index (Re:): 1.5
e9"<.: & ; l+3l
ez Name: N=3.14
v8_H aA$5Y Refractive index (Re:): 3.14
UiF ? Nx~ +'Tr>2V 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
"4}{Z)&R2 Name: ChannelPro_n=3.14
T%?<3 /Ev! 2D profile definition, Material: n=3.14
c,4UnEoCR |Pwb7:a3 Name: ChannelPro_n=1.5
o= N= W 2D profile definition, Material: n=1.5
qdNYY&6>?u 5\RKT)%X 6．画出以下波导结构：
FZb\VUmnV a. Linear waveguide 1
WE68a!6 Label: linear1
Rr(,i%fu Start Horizontal offset: 0.0
zeNvg/LI^ Start vertical offset: -0.75
Y0aO/6 End Horizontal offset: 8.5
gx@ b|rj; End vertical offset: -0.75
W1U r~x` Channel Thickness Tapering: Use Default
F;5.nKo Width: 1.5
[6)`w i Depth: 0.0
w/E4wp Profile: ChannelPro_n=1.5
}4 5| :C_\.pA b. Linear waveguide 2
)r5QOa/ Label: linear2
IWsB$T Start Horizontal offset: 0.5
|j<b? Start vertical offset: 0.05
7AHEzJh " End Horizontal offset: 1.0
lMF j"x\ End vertical offset: 0.05
M[@) . 4h Channel Thickness Tapering: Use Default
*5.s@L( VU Width: 0.1
9bq#&~+ Depth: 0.0
N-4LdC Profile: ChannelPro_n=3.14
;v*$6DIC5 UYD( ++ 7.加入水平平面波：
2<
w/GX. Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
!7P 1%/ Input field Transverse: Rectangular
03iO4yO u X Position: 0.5
Z"]
be n Direction: Negative Direction
B&+V %~/
Label: InputPlane1
xaAJ>0IM 2D Transverse:
MjQKcL4%7 Center Position: 4.5
HBV~`0O$ Half width: 5.0
o5 @
l !NQ Titlitng Angle: 45
`GUj.+u Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
9{^:+r 图2.波导结构（未设置周期）
`BdZqXKG W5<1 @ 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。
E<>n0", 将Linear2代码段修改如下:
&d[&8V5S Dim Linear2
C>4y< ,Q for m=1 to 8
1 n Ib/nY Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
,A h QA Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
f XS4&XU Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
7-nwfp&|$ Linear2.SetAttr "Depth", "0"
593D/^}D Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
@ {j'Pf' Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
d_-{ -@ Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
?9i
7 w1` Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
oIAP dn zQV$!%qR 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。
v 1 d] 图3.光栅布局通过VB脚本生成
k?o(j/ g0 \c 设置仿真参数
ZUVk~X3
1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
APsd^ J 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
w(]Q ` TE simulation
9\0 Mesh Delta X: 0.015
@D[jUC$E Mesh Delta Z: 0.015
cP`o?: Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
1;i[H[hNY 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
LBk1Qw}- Number of Anisotropic PML layers: 15
P`v%<
9~ 其它参数保持默认
GE\@mu *pO 运行仿真
5lu620o • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
^ D/:[ • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
JVD#wwic • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
& ;ie+/B .36z 远场分析
衍射波
g |a2z_R 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
s_y Y,Z: 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
T_lexX[\ 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
{*bXO8vi(( 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)
KA# 4iu{ 图4.远场计算对话框
?{mFQ .Vj;[p8 5. 在远场对话框，设置以下参数：
3b
(I~ Wavelength: 0.63
nzmv>s&UW Refractive index: 1.5+0i
CL5u{ i5 Angle Initial: -90.0
>j{phZ Angle Final: 90.0
l Y
yt8H Number of Steps: 721
L&+XFntR Distance: 100, 000*wavelength
w ^sM,c5d Intensity
#G:~6^A Edj}\e*-J 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
MR=>Dc R 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
oIdMDp^$ 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
