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：
EQET:a:g •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
S1.w^Ccy •光栅布局
模拟和后处理分析
|Qo;=~7 布局layout
m\)z& hv<r 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
pc
J5UJY 图1.二维光栅布局
6V
KsX+sd PTXy:>]M 用VB脚本定义一个2D光栅布局
a= +qR:wT }E+#*R3auB 步骤：
8A~ 5@ 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
!'Q/9%g 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 w(zlH j Wafer Dimensions：
y'(l]F1] Length (mm): 8.5
h/j+ b.| Width (mm): 3.0
lU`]yL !ZPaU11 2D wafer properties:
mFC0f?nr Wafer refractive index: Air
Z_.Eale^ 3 点击 Profiles 与 Materials.
s_}T - %\ KWq7M8mq 在“Materials”中加入以下
材料：
u[$ \
az7 Name: N=1.5
yCy4t6`e Refractive index (Re:): 1.5
q90eB6G0g e
"5S ; Name: N=3.14
{7L O|E }7 Refractive index (Re:): 3.14
eZ#n ZB AL74q[> 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
z|; 7;TwA Name: ChannelPro_n=3.14
HS =qK 2D profile definition, Material: n=3.14
Av:5v3% fgVeB;k| Name: ChannelPro_n=1.5
;cgc\xm> 2D profile definition, Material: n=1.5
[4KW64 %l g .ty#Z=: 6．画出以下波导结构：
-
|n\
a. Linear waveguide 1
"E =\Vz Label: linear1
Bvj-LT=) Start Horizontal offset: 0.0
r<,W{Va Start vertical offset: -0.75
484lB}H End Horizontal offset: 8.5
o7'
cC?u End vertical offset: -0.75
[HGGXgN Channel Thickness Tapering: Use Default
P #m/b< Width: 1.5
}>Gnp c Depth: 0.0
L8("1_ Profile: ChannelPro_n=1.5
} YH@T]O} l3dGe ' b. Linear waveguide 2
b1Bu5%bt,: Label: linear2
1:%HE*r Start Horizontal offset: 0.5
#-?pY"N, Start vertical offset: 0.05
]@ )T] End Horizontal offset: 1.0
+ Bk"
kh H End vertical offset: 0.05
5|&8MGW-$ Channel Thickness Tapering: Use Default
)y& }c7xW Width: 0.1
ij i<+ oul Depth: 0.0
(ds-p[`[m Profile: ChannelPro_n=3.14
g"gh2#!D N%
/if 7.加入水平平面波：
%upnXRzw Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
0O+[z9 Input field Transverse: Rectangular
p_T>"v X Position: 0.5
22lC^)`TE Direction: Negative Direction
mVFz[xI Label: InputPlane1
$ K1 /^ 2D Transverse:
`\LhEnIwu Center Position: 4.5
R
r7 r5 Half width: 5.0
ZS[(r-)$F Titlitng Angle: 45
JbN@A X:% Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
^c",!Lp}{ 图2.波导结构（未设置周期）
D5x }V NfqJ> [}I+ 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
qd\5S*Z1 将Linear2代码段修改如下:
) vVt{g Dim Linear2
mNS7/I\ for m=1 to 8
Y
Y4"r\V Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
s6Ox !)& Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
%H OMX{~}# Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
am;)@<8~Q Linear2.SetAttr "Depth", "0"
F r/3Qp@S Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
z<2!| Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
8l,`~jvU!* Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
(`h$+p^-y Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
gx+bKGB` OL+d x`Y 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。
3J t_=!qlo 图3.光栅布局通过VB脚本生成
ZNb;2 4 GQ<]Sd}[ 设置仿真参数
r~ gjn`W 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
W'2T7ha Es 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
9+<%74|, TE simulation
i
oCoFj Mesh Delta X: 0.015
V
mxVE=l Mesh Delta Z: 0.015
Hsr Iw Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
P2J{ Ml# 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
h_Ky2IB$ Number of Anisotropic PML layers: 15
X"QIH|qx- 其它参数保持默认
p0Cp\. 运行仿真
v^;-w~?3 • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
a(}dF?M= • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
;M,u,KH)/ • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
!9GJ9ZEXM o!.\+ [ 远场分析
衍射波
{z)&=v@ 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
p<>x qU 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
ke.{wh\0 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
H:9Z.|{Gv 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)
(eX9O4 图4.远场计算对话框
v @zpF)| \~V
Z Y 5. 在远场对话框，设置以下参数：
/ S Wavelength: 0.63
b~F(2[o Refractive index: 1.5+0i
Z9cg,#(D Angle Initial: -90.0
ut6M$d4 Angle Final: 90.0
D(3\m) Number of Steps: 721
yn&AMq
]o Distance: 100, 000*wavelength
X r7pFw Intensity
Q y(Gy'q~ |$[Wn YP 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
]y&w )-0 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
Fua:& 77 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
