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：
MIk #60Ab •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
@SF" )j| •光栅布局
模拟和后处理分析
vJ# rW8y 布局layout
4X (1 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
f//j{P[ 图1.二维光栅布局
f lm,r<*} nkr , 用VB脚本定义一个2D光栅布局
^ Yf )lV&[ k`iq<b 步骤：
)M|O;~q 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
M Z|c7f&` 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 gOES2
4$2 Wafer Dimensions：
] 6i_d Length (mm): 8.5
YDZ1@N}^B Width (mm): 3.0
m\}\RnZu |RvpEy7 6 2D wafer properties:
|~=?vw< W Wafer refractive index: Air
Gr"2G,,VI 3 点击 Profiles 与 Materials.
^~YmLI4 Js^r]= \F' 在“Materials”中加入以下
材料：
fO^EMy\ Name: N=1.5
t<EX#_i, Refractive index (Re:): 1.5
1VPN#Q! yo Q?lh Name: N=3.14
U(Hq 4D Refractive index (Re:): 3.14
.x-Z+Rs{g = vqE=:X6 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
J4K|KS7
Name: ChannelPro_n=3.14
.@/z-Og Xg 2D profile definition, Material: n=3.14
S*DBY~pZy l66ipgw_^I Name: ChannelPro_n=1.5
yW6[Fp w 2D profile definition, Material: n=1.5
Sj]T{3mi ui#1 +p3G 6．画出以下波导结构：
[jtj~]&mO a. Linear waveguide 1
3Oig/K Z Label: linear1
NGb! 7Mu9 Start Horizontal offset: 0.0
!tFU 9Zt Start vertical offset: -0.75
1+PNy d End Horizontal offset: 8.5
u_/OTy End vertical offset: -0.75
U%B]N@ Channel Thickness Tapering: Use Default
:BZx ) HxQ Width: 1.5
7$d c? K Depth: 0.0
>a anLLO Profile: ChannelPro_n=1.5
* v7& T :xUl+(+ b. Linear waveguide 2
t2-zJJf8 Label: linear2
t73 Z3M Start Horizontal offset: 0.5
o._#= 7|( Start vertical offset: 0.05
fb=$<0Ocj End Horizontal offset: 1.0
<J_, 9&\J End vertical offset: 0.05
k
@/SeE Channel Thickness Tapering: Use Default
Ll E_{||h Width: 0.1
]@<3 6ByM Depth: 0.0
!A^w6Q;`V Profile: ChannelPro_n=3.14
?PxYS%D_L *mhw5Z=!
7.加入水平平面波：
RT+30Q ? Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
f6_|dvY3 Input field Transverse: Rectangular
lt(-,md X Position: 0.5
4`5Q t=} Direction: Negative Direction
Xy8ie:D Label: InputPlane1
Vwh&^{Eh 2D Transverse:
0|+hm^'_ Center Position: 4.5
{pJ@I=q Half width: 5.0
- 9<yB Titlitng Angle: 45
4;~lpty Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
kKk |@ 图2.波导结构（未设置周期）
)b2E/G@X& *p5T 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
2Q_{2(nQb 将Linear2代码段修改如下:
sT" tS> Dim Linear2
u.K'"-xt4K for m=1 to 8
>p#d;wK4_ Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
yLa5tv/ Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
,["|wqM Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
SIBIh- L Linear2.SetAttr "Depth", "0"
-0 J<R;cVs Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
BMsy}08dQ Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
k-PRV8W O Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
uM!r|X)8 Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
Ue\ oIi JP% ;rAoJ 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。
c M'[;u 图3.光栅布局通过VB脚本生成
lJQl$Wx^ 7/$Z7J!k 设置仿真参数
:bF2b..XOu 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
B46H@]d#7K 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
=d4',[O TE simulation
^0?cyv\>LA Mesh Delta X: 0.015
K.L+;
n Q Mesh Delta Z: 0.015
L5|;VH Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
)^@V* $ D 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
f7AJSHe Number of Anisotropic PML layers: 15
`0vy+ T5 其它参数保持默认
O
NzdCgY 运行仿真
yT9RNo/w • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
?|rw=% • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
-+2xdLa63 • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
BCDf9]X 0J,d9a [1 远场分析
衍射波
$,v+i
- 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
IG@&l0ARL 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
M@ ZpgAfq 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
Ox1QP2t6Y 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)
"YU~QOGx@ 图4.远场计算对话框
EC \: uK $<DA[
%pv 5. 在远场对话框，设置以下参数：
QL!+.y% Wavelength: 0.63
:h dh$}y Refractive index: 1.5+0i
T{xo_u{Q Angle Initial: -90.0
t-m,~Io W Angle Final: 90.0
F&j|Y>m Number of Steps: 721
jsht2]iq3K Distance: 100, 000*wavelength
Z 2jMBe Intensity
gM[
J'DMW 3$f5][+U 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
on&=%tCAL 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
rSCX$ @@F 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
