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：
D?yE$_3>c •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
()M@3={R •光栅布局
模拟和后处理分析
xVkTR Ch 布局layout
^qGA!_ 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
|4S?>e 图1.二维光栅布局
hMeqs+ Fiu!!M6 用VB脚本定义一个2D光栅布局
p^igscPF6 T<+ ht8&M8 步骤：
\!JS7!+ 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
\D U^idp# 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 p&sK\ Wafer Dimensions：
r}0C8(o q Length (mm): 8.5
.6ngo0<g Width (mm): 3.0
mvq7G 7e c0Xh1 2D wafer properties:
AwXt @!( Wafer refractive index: Air
Bug}^t{M 3 点击 Profiles 与 Materials.
z {pC7e5 Cb{A:\>Q{ 在“Materials”中加入以下
材料：
}\f(qw Name: N=1.5
^{*f3m/ Refractive index (Re:): 1.5
(#bp`Kih }#OqU#
q| Name: N=3.14
'ZC}9=_g Refractive index (Re:): 3.14
b-BM"~N' |ck
ZyDA 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
,9Z2cgXwJ Name: ChannelPro_n=3.14
n^AP"1l8?0 2D profile definition, Material: n=3.14
Z.:< TrN L n= >@ Name: ChannelPro_n=1.5
-jxWlO 2D profile definition, Material: n=1.5
sB( `[5I J 0Hm)* 6．画出以下波导结构：
Z>x7|Q3CX a. Linear waveguide 1
*5y
W Label: linear1
g=xv+e Start Horizontal offset: 0.0
t{Hh&HX Start vertical offset: -0.75
X LZ j End Horizontal offset: 8.5
Any Zi' End vertical offset: -0.75
4|6&59?pnc Channel Thickness Tapering: Use Default
L1 9 MP Width: 1.5
.]j#y9>&w% Depth: 0.0
LG=X)w)W4S Profile: ChannelPro_n=1.5
=R&)hl m /&]-I$G@ b. Linear waveguide 2
V$dJmKg Label: linear2
2cCWQ"_, Start Horizontal offset: 0.5
)W 8L91- Start vertical offset: 0.05
OL=ET)Y End Horizontal offset: 1.0
.Vo"A uC} End vertical offset: 0.05
3@^>#U
Channel Thickness Tapering: Use Default
TBZ-1 7+ Width: 0.1
#\p P2
Depth: 0.0
d7"U WY^ Profile: ChannelPro_n=3.14
&Y,Q>bu :[Qp2Gg O\ 7.加入水平平面波：
bZ>&QM Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
D =r- Input field Transverse: Rectangular
F!7f_m0= X Position: 0.5
Opv1B2 Direction: Negative Direction
%K h2E2Pe Label: InputPlane1
:be:-b%K 2D Transverse:
8jy-z"jc Center Position: 4.5
-3.UE^W2 Half width: 5.0
3L%W VCB Titlitng Angle: 45
g/IH|Z=A Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
V@vhj R4r\ 图2.波导结构（未设置周期）
#) GW}U]X f49"pTw7 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
.OmQ' 将Linear2代码段修改如下:
NW{y% Z Dim Linear2
Z)mX,=p for m=1 to 8
P*pbwV#| Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
m@ i 2# Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
M^z=1Yr Md Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
=op`fn% Linear2.SetAttr "Depth", "0"
u4:\UC' Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
Bv^+d\*1 Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
p? Ed-
S Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
`#u l,% Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
>b>M Km>q 4,2(nYF 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。
~xS@]3n= 图3.光栅布局通过VB脚本生成
^J8uhV;w %=V" CJ$| 设置仿真参数
\V= &&(n# 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
?VB#GJ0M9 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
Oe/6.h? TE simulation
I*Vt ,JYx Mesh Delta X: 0.015
;a |`s Mesh Delta Z: 0.015
*p=fi Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
SD?BM-&~ 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
wW-A b Number of Anisotropic PML layers: 15
]/Vh {d|I& 其它参数保持默认
[ |4}~U V
运行仿真
}sv!=^}BY3 • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
OU!nN>ln • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
8O6_iGTBh • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
{O)YwT$` %y>+1hakkX 远场分析
衍射波
wa!zv^;N* 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
wX ,h< \7 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
gmY/STN 3. 将位置移动到等于92的网格点，(位置:-0.12)观察当前位置的近场
9`B0fv Q& 4. 在Crosscut Viewer的工具菜单中选择“Far Field”，出现远场转换对话框。(图4)
5G#$c'A{4 图4.远场计算对话框
Uo2+ :p 6
}! Z" 5. 在远场对话框，设置以下参数：
s2%V4yy% Wavelength: 0.63
U;g S[8,p Refractive index: 1.5+0i
Okpwh kPL5 Angle Initial: -90.0
p%F8'2)} Angle Final: 90.0
7rcA[)<' Number of Steps: 721
_#!U"hkH Distance: 100, 000*wavelength
:[xvlW29 Intensity
L}$z/ jo Q"%S~&#' 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
jv =EheD 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
2Z)4(, 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
