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：
UVsF !0 •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
q _:7uQ •光栅布局
模拟和后处理分析
-9s&OKo`({ 布局layout
3YEw7GIO- 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
T\7t#Z
k 图1.二维光栅布局
9~l8QaK h<!!r 用VB脚本定义一个2D光栅布局
,pdf$)
XB -t125)6 I 步骤：
RT L@WI 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
/BM{t H 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 XNl!?*l5?l Wafer Dimensions：
`2HNQiK'@ Length (mm): 8.5
8ROZ]Xh,x Width (mm): 3.0
_o>?\ :A i/,IG+4vI 2D wafer properties:
;PMy9 H Wafer refractive index: Air
Y}r UVn 3 点击 Profiles 与 Materials.
&>}f\ch/ cA!o
xti 在“Materials”中加入以下
材料：
eTY(~J#' Name: N=1.5
rp! {QG Refractive index (Re:): 1.5
M,DwBEF? okbW. ~ Name: N=3.14
%
+M,FgW Refractive index (Re:): 3.14
<bh !w f6; QnIF{T S= 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
OX{2@+f# Name: ChannelPro_n=3.14
v-B&"XGy: 2D profile definition, Material: n=3.14
^' hh?mL H4ancmy Name: ChannelPro_n=1.5
3lefB
A7 2D profile definition, Material: n=1.5
G"*ch$: @$ o^(my 6．画出以下波导结构：
6CNxb a. Linear waveguide 1
} FC(Z-g Label: linear1
K5\;'.9M Start Horizontal offset: 0.0
7KV0g1GQ Start vertical offset: -0.75
7qhX `$ End Horizontal offset: 8.5
@t3&#I}mc End vertical offset: -0.75
hoZM;wC Channel Thickness Tapering: Use Default
U#(#U0s*- Width: 1.5
b./MV z Depth: 0.0
'w`9lIax Profile: ChannelPro_n=1.5
0JV|wd8j SbD B [O% b. Linear waveguide 2
Y?IX V*J Label: linear2
;PWx#v+vwF Start Horizontal offset: 0.5
W 7q! F Start vertical offset: 0.05
$1bzsB|^ End Horizontal offset: 1.0
5_Oxl 6# End vertical offset: 0.05
}(w9[(K Channel Thickness Tapering: Use Default
V7,;N@FL Width: 0.1
Xm~N Bt Depth: 0.0
sN@=Ri?\ Profile: ChannelPro_n=3.14
3TNj*jo h`V#)Q 7.加入水平平面波：
j> |mpfU Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
HH7Bg0=( Input field Transverse: Rectangular
M}N[> ,2' X Position: 0.5
3t:/Guyom8 Direction: Negative Direction
T7ICXpe@ Label: InputPlane1
~L=? F 2D Transverse:
je5G ZFQw Center Position: 4.5
?0'd b Half width: 5.0
aQL$?, Titlitng Angle: 45
=.t 3|5U8 Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
rLI );!^- 图2.波导结构（未设置周期）
H.!\j&4j 7tU=5@M9D 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。
xC -&<s 将Linear2代码段修改如下:
vptBDfzz Dim Linear2
3KN})*1 for m=1 to 8
vQ1#Zg y Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
sx@ %3j Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
rHD_ sC* Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
'\/|K Linear2.SetAttr "Depth", "0"
fz W!- Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
,];Qz ENw Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
,g{Ob{qT Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
tZ_D.syBAc Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
U$=#yg2
: ^;.&=3N,+ 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。
V-w{ ~ 图3.光栅布局通过VB脚本生成
'qiDh[ATa ]O+W+h{] 设置仿真参数
^y<8 &ZFH 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
'XW9+jj)/ 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
N:&EFf g3 TE simulation
,p9>/)l Mesh Delta X: 0.015
! ^TCe8 Mesh Delta Z: 0.015
r oHJ$~q? Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
T6I$7F 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
5PPaR|c3 Number of Anisotropic PML layers: 15
"aJf W 其它参数保持默认
3\0,>L9ET@ 运行仿真
>A ?,[p`< • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
d3tr9B • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
4LkW`Sbm • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
Q;y)6+VU4 cX4I +Mf 远场分析
衍射波
0c$ ')`! m 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
P|QM0GI 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
b+e9P i* \ 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
v)%0`%nSR 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)
0^ >b=a 图4.远场计算对话框
?[c{pb ,| ,<!v!~Iy 5. 在远场对话框，设置以下参数：
`xF^9;5mi Wavelength: 0.63
0artR~*} Refractive index: 1.5+0i
#(G"ya Angle Initial: -90.0
"-:-!1;Ji Angle Final: 90.0
JbLHW26pl Number of Steps: 721
'QC '*Hl Distance: 100, 000*wavelength
ms`U, Intensity
'))K'
u ZX C_kmBN/ 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
D&!c7_ ^ 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
wL~- k
图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
