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：
vf zC2 •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
k-H6 c •光栅布局
模拟和后处理分析
,,H;2xYf 布局layout
]
)iP?2{ 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
gg.]\#3g 图1.二维光栅布局
0$ON`Vsu| L pq)TE# 用VB脚本定义一个2D光栅布局
dG7d}0Ou' ,s s"s3 步骤：
>yr;Y4y7K 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
r95 ,X! 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 JNY ?] |= Wafer Dimensions：
<jh7G Length (mm): 8.5
HU'w[r 6a Width (mm): 3.0
gyq6LRb
ZR
-RzT1 2D wafer properties:
qH0JZd k Wafer refractive index: Air
kQe<a1 8 3 点击 Profiles 与 Materials.
g4=C]\1 (V&8
WN 在“Materials”中加入以下
材料：
H#7=s{ u Name: N=1.5
'$Z@oCY# Refractive index (Re:): 1.5
YzQ(\._s *+zFsu 4l Name: N=3.14
ZJW8S Refractive index (Re:): 3.14
$3B%4 #s g0"xG}d 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
z:Tj0< A' Name: ChannelPro_n=3.14
_p0gXb1m` 2D profile definition, Material: n=3.14
!?_CIt$p ?FNgJx*\S Name: ChannelPro_n=1.5
x]yIe&*(' 2D profile definition, Material: n=1.5
h<) ceD<, 5 k@T{ 6．画出以下波导结构：
T u%XhXl:j a. Linear waveguide 1
6\u. [2lE^ Label: linear1
*^Zt)U1$| Start Horizontal offset: 0.0
$W=)- X\> Start vertical offset: -0.75
(&NLLrsio End Horizontal offset: 8.5
Qy"%%keV'T End vertical offset: -0.75
y 9?*H?f, Channel Thickness Tapering: Use Default
MM]0}65KG Width: 1.5
[TQYu:e Depth: 0.0
ovOV&Zt Profile: ChannelPro_n=1.5
\BH?GMoP PY C b. Linear waveguide 2
H{yBD xw Label: linear2
(1q(6! Start Horizontal offset: 0.5
50|nQ:u, Start vertical offset: 0.05
(SQGl!Lai0 End Horizontal offset: 1.0
b$0;fEvIJn End vertical offset: 0.05
X.>~DT%0Lm Channel Thickness Tapering: Use Default
%z.V$2 Width: 0.1
y`8U0TE3R Depth: 0.0
*z6A ~U Profile: ChannelPro_n=3.14
$[b}r#P +|b# |>6 7.加入水平平面波：
K|\0jd)N Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
\ D' mo Input field Transverse: Rectangular
Gh.? 6kuh X Position: 0.5
%QrO Es Direction: Negative Direction
kCEo */, Label: InputPlane1
.SmG) 5U] 2D Transverse:
E k_&E7 Center Position: 4.5
A$7K5 Half width: 5.0
?u&|'ASo Titlitng Angle: 45
r_ +!3 Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
^t71${w## 图2.波导结构（未设置周期）
l"
~
CAw; a!4 p$pR 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。
?./fVoA]V 将Linear2代码段修改如下:
8@+<W%+th Dim Linear2
.b ` 8
+ for m=1 to 8
TD*AFR3Oz Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
\2[tM/+Bs Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
1c @S[y Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
RT vOaZ Linear2.SetAttr "Depth", "0"
b C"h7$3 Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
pg!oi?Jn Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
}eA ) m Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
z>0$SBQ- Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
)Ghw!m ,SIGfd 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。
/= l!F' 图3.光栅布局通过VB脚本生成
~`Vo0Z*S _g9j_
x:= 设置仿真参数
kG9aH Ww 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
Vv5T(~ 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
/&G|.C x TE simulation
LttA8hf5q? Mesh Delta X: 0.015
%Jd!x{a`>A Mesh Delta Z: 0.015
<\uDt bK Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
=Ez@kTvOs 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
^~TE$i< Number of Anisotropic PML layers: 15
~iiDy;" 其它参数保持默认
GutiqVP:B 运行仿真
v9,cL. 0 & • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
vfj{j=
G • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
_,v ?rFLE • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
k^ fW / YM NLn9 远场分析
衍射波
~*\ *8U@7 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
u+z 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
^*UtF9~%n 3. 将位置移动到等于92的网格点，(位置:-0.12)观察当前位置的近场
=
=Q*|L-g 4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”，出现远场转换对话框。(图4)
e2tru_# 图4.远场计算对话框
1ljcbD)T; )+Z.J]$O- 5. 在远场对话框，设置以下参数：
Eb6cL`#N Wavelength: 0.63
ek/zQM@% Refractive index: 1.5+0i
dblf , x Angle Initial: -90.0
I*JJvqh Angle Final: 90.0
bQ
0Ab"+D Number of Steps: 721
U6wy^!_X9 Distance: 100, 000*wavelength
a{ }#t} Intensity
)M Tf P*}aeu&lnD 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
2'OY, Ooe 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
LfU? 1:Du 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
