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：
*c3(,Bm w •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
aJdd2,e •光栅布局
模拟和后处理分析
m&a.i
B 布局layout
hSr2<?yk 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
8iA[w-Pv 图1.二维光栅布局
G)t_;iNL| ,1&Pb %} 用VB脚本定义一个2D光栅布局
L 7VD ZCV q !iS Y 步骤：
Vsw] v 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
]{ ^'{ z$i 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 ?71?Vd Wafer Dimensions：
l1HMH?0| Length (mm): 8.5
xq$(=WPI Width (mm): 3.0
tpPP5C{ $lVR6|n 2D wafer properties:
o^+2%S`] Wafer refractive index: Air
rZ'&'#Q 3 点击 Profiles 与 Materials.
Sqn|
ut
j7"{'k| 在“Materials”中加入以下
材料：
_@2}zT Name: N=1.5
# 0kVhx7% Refractive index (Re:): 1.5
Jui:Ms aG_@- -= Name: N=3.14
wr5ScsNS Refractive index (Re:): 3.14
H ?oBax: C-h9_<AwJQ 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
hQ7-m.UZw Name: ChannelPro_n=3.14
/ {Mo'.=Z 2D profile definition, Material: n=3.14
27J !oin$ 5-*hAOThg Name: ChannelPro_n=1.5
yxk:5L \A 2D profile definition, Material: n=1.5
#
R oJD:9 $/p0DY 6．画出以下波导结构：
!WS Y7 5 a. Linear waveguide 1
L h@0|k Label: linear1
; *u"hIl1/ Start Horizontal offset: 0.0
76::X:76 Start vertical offset: -0.75
amTeT o]Tg End Horizontal offset: 8.5
_ ck)yY?7 End vertical offset: -0.75
\rj>T6 Channel Thickness Tapering: Use Default
*qa.hqas Width: 1.5
r{cmw`WA/P Depth: 0.0
;O `ZVB Profile: ChannelPro_n=1.5
>V%lA3 f`<elWgc" b. Linear waveguide 2
kz_gR;"(Z Label: linear2
*c<6 Er>s Start Horizontal offset: 0.5
^yLhL ^ Y Start vertical offset: 0.05
YY zUg End Horizontal offset: 1.0
v*" ;A End vertical offset: 0.05
22OfbwCb
Channel Thickness Tapering: Use Default
=cR"_ Z[8X Width: 0.1
D ~ogq] Depth: 0.0
Yj CH KI"e Profile: ChannelPro_n=3.14
CP'b,}Dd?I -=cxUDB 7.加入水平平面波：
!n7'T M ' Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
LwlO)|E Input field Transverse: Rectangular
0Ra%>e(I^ X Position: 0.5
9r. h^ Direction: Negative Direction
/S{U|GBB%r Label: InputPlane1
v!`:{) 2C 2D Transverse:
yJK:4af;. Center Position: 4.5
5,\-; Half width: 5.0
Ct][B{ Titlitng Angle: 45
3Ofh#|qc& Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
C: AD ZJL 图2.波导结构（未设置周期）
B[ .$<$}G "4IrW6B $9 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
R-Ys<; 将Linear2代码段修改如下:
GaCRo 7 Dim Linear2
`# U<'$ for m=1 to 8
Cnr=1E= Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
< z#.J] Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
ds9U9t Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
ExhK\J Linear2.SetAttr "Depth", "0"
}a !ny Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
sWmqx$ Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
sYhHh$mwA Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
SBy{sbx4&F Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
gR+P !Eow
Y\Z6u) 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。
CcTdLq 图3.光栅布局通过VB脚本生成
NCdDG v#lrF\G5 设置仿真参数
H u9nJ 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
ihJ!]#Fbm 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
H&8~"h6n TE simulation
k8\ KCKql Mesh Delta X: 0.015
2Wg:eh Mesh Delta Z: 0.015
;m7~!m) Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
2 OV$M~ 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
a@Vk(3Rx_ Number of Anisotropic PML layers: 15
k`#E#1niN 其它参数保持默认
]- 6q`'?[ 运行仿真
9OFH6-;6`\ • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
F Uz1P • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
>z~_s6#CP • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
u -)ED GSs?!BIC 远场分析
衍射波
ub!l Hl 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
);T&pm:C> 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
(t){o> l 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
WJxcJE 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)
S|xwYaoy% 图4.远场计算对话框
15VvZ![$V M ,W-,l
] 5. 在远场对话框，设置以下参数：
z;?ztpa@ Wavelength: 0.63
)3A+Ell` Refractive index: 1.5+0i
bo/<3gR Angle Initial: -90.0
ju5o).!bg Angle Final: 90.0
=`*@OJHH Number of Steps: 721
]&; In,z Distance: 100, 000*wavelength
p Hx$ Intensity
M)ao} m> V FM!K$_ 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
DE7y\oO] 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
$tF\7.e@ 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
