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：
6 I(y`pJ •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
2f>lgZ! •光栅布局
模拟和后处理分析
W|3XD-v @ 布局layout
S=^yJ6 xJ 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
E27wxMU 图1.二维光栅布局
Pv{ {zyc iLn)Z0<\o 用VB脚本定义一个2D光栅布局
;uNcrv0J 0 ]U
;5 步骤：
_d&zH lc_ 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
Gd`qZqx# 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 GwV2`2 Wafer Dimensions：
)+Wx!c,mb Length (mm): 8.5
kssS,Ogf\_ Width (mm): 3.0
gk~.u vV-ATIf
^ 2D wafer properties:
& F[/@ Wafer refractive index: Air
Y4}!9x 3 点击 Profiles 与 Materials.
)h,+>U@ @#1k+tSA, 在“Materials”中加入以下
材料：
Rk56H Name: N=1.5
Z rnZ7,!@ Refractive index (Re:): 1.5
cu]2`DF g1 L$+xD^ Name: N=3.14
%xf6 U>T Refractive index (Re:): 3.14
XRKL;|cd s2iR }< 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
qr$=oCqa Name: ChannelPro_n=3.14
Z:09 ]r1 2D profile definition, Material: n=3.14
xj )*K%re cUaLv1:HI Name: ChannelPro_n=1.5
~qLbyzHaB 2D profile definition, Material: n=1.5
Ttb @98 1?`,h6d*= 6．画出以下波导结构：
|:`f#H a. Linear waveguide 1
-]R7[5C: Label: linear1
g AC} Start Horizontal offset: 0.0
(tP>z+ Start vertical offset: -0.75
0 t m%Kd End Horizontal offset: 8.5
N TuS(7m End vertical offset: -0.75
bgqN&J)Jr) Channel Thickness Tapering: Use Default
|dpOE<f[ Width: 1.5
6gJy<a3 Depth: 0.0
bqN({p& Profile: ChannelPro_n=1.5
<)n1Z[4 -7* ,}xV b. Linear waveguide 2
+,9I3Dq Label: linear2
X3#|9 Start Horizontal offset: 0.5
"2)<'4q5) Start vertical offset: 0.05
)?jo F) End Horizontal offset: 1.0
>5#`j+8=q End vertical offset: 0.05
kYl $V = Channel Thickness Tapering: Use Default
uz".!K[,wE Width: 0.1
RD_&m? d Depth: 0.0
- RVwPY Profile: ChannelPro_n=3.14
:Sk0?WU 6BRQX\ 7.加入水平平面波：
1`r
4 Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
Gn #5zx#l Input field Transverse: Rectangular
u^|XQWR$: X Position: 0.5
K_bF)6" Direction: Negative Direction
G/J5 aj[ Label: InputPlane1
l|^p;z: d 2D Transverse:
sb Z)z#Tr Center Position: 4.5
F(^vD_G Half width: 5.0
\$ T Titlitng Angle: 45
mMjY I1F Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
XU5/7
.
图2.波导结构（未设置周期）
8n?qm96 Dr$k6kZ}'U 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。
_N$3c<dY' 将Linear2代码段修改如下:
dE^:-t Dim Linear2
IUAx*R for m=1 to 8
,>V|%tD' Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
AcyiP
Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
$FZ~]Ef Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
]Vo;ZY _\ Linear2.SetAttr "Depth", "0"
QUVwO
m Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
[0El z@.C Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
M9HM: Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
!fZ\GOx Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
{3@ f(H m Dz:A.x@$* 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。
CO%7^}xSE, 图3.光栅布局通过VB脚本生成
.C$S
DhJ~ w&hgJ 设置仿真参数
VUxuX5B3M 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
0#<q]M?hW 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
_?M34&.X TE simulation
NE,2jeZQ . Mesh Delta X: 0.015
?>cx; "xF Mesh Delta Z: 0.015
Hgu$)yhlj Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
ST5L
O#5 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
>0Y >T6 ! Number of Anisotropic PML layers: 15
C=IT`iom1C 其它参数保持默认
u\ro9l 运行仿真
6X~.J4 • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
u n \!K • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
d&4 ve Lu • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
U<gM gA X0Y1I}gD 远场分析
衍射波
R8I%Cyc 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
&l "/G%W 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
'#!nK O2< 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
:m]~o3KRy 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)
'i;1n 图4.远场计算对话框
y G)xsY V [Ul"I-K 5. 在远场对话框，设置以下参数：
kd)Q$RA( Wavelength: 0.63
1K?R A*aj Refractive index: 1.5+0i
~U(`XvR\4 Angle Initial: -90.0
0^ $L{V Angle Final: 90.0
H )hO/1 m Number of Steps: 721
3u#bx1 Distance: 100, 000*wavelength
z/!LC;( Intensity
nNz1gV:0X ^MIF+/bQ 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
cWjb149@) 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
0gO_dyB 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
