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：
7>J8\= •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
?J~(qa a; •光栅布局
模拟和后处理分析
;HJ|)PN5L 布局layout
LdAfY0 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
>%.6n:\rG 图1.二维光栅布局
`:A`%Fg8< Bn/ {J 用VB脚本定义一个2D光栅布局
D[)g-_3f6< X] &Q^ 步骤：
rr# &0`] 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
?j8F5(HF? 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 gX34'<Z Wafer Dimensions：
xS`>[8?3<T Length (mm): 8.5
]`&ws Width (mm): 3.0
n ||/3-HDj oToUpkAI 2D wafer properties:
oxb #{o9G Wafer refractive index: Air
0p_/eWww- 3 点击 Profiles 与 Materials.
Q%(LMq4UG .3&zP 在“Materials”中加入以下
材料：
Y`3>i ,S6\ Name: N=1.5
hX]vZR&R Refractive index (Re:): 1.5
5TV Dt YZdp/X6x Name: N=3.14
-V k+zEht Refractive index (Re:): 3.14
_.OajE\T Z| Z447_ 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
>v`lsCGb Name: ChannelPro_n=3.14
0I4RZ.2*Y 2D profile definition, Material: n=3.14
hd.^ZD7 QdL
;|3K9 Name: ChannelPro_n=1.5
o@r+Y 2D profile definition, Material: n=1.5
|?SK.1pW [MYd15 6．画出以下波导结构：
`6b!W0$
- a. Linear waveguide 1
<DCrYt!1}c Label: linear1
Ym5q#f)| Start Horizontal offset: 0.0
auqM>yx Start vertical offset: -0.75
d$/BF&n End Horizontal offset: 8.5
*?K3jy{ End vertical offset: -0.75
j9sf~}D> Channel Thickness Tapering: Use Default
[Zk|s9 Width: 1.5
!L+*.k: Depth: 0.0
v W
0m% Profile: ChannelPro_n=1.5
)%U& z>^P H~1*`m b. Linear waveguide 2
cejSGsW6q Label: linear2
:Q=Jn?Gjb Start Horizontal offset: 0.5
I Db|J%e^P Start vertical offset: 0.05
.
Yg)|/ End Horizontal offset: 1.0
0 }k[s+^ End vertical offset: 0.05
n3-u.Fb Channel Thickness Tapering: Use Default
eZ
y)>.6Z Width: 0.1
u<./ddC Depth: 0.0
HjV3PFg
Profile: ChannelPro_n=3.14
tB4- of3+ !dYkvoQNn 7.加入水平平面波：
<XX\4[wb Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
l~wx8
,?G Input field Transverse: Rectangular
;=Jj{FoG% X Position: 0.5
Z16G Direction: Negative Direction
M;={] w@ n Label: InputPlane1
)Fk%, H-1 2D Transverse:
#[C |%uq Center Position: 4.5
|_8- 3 Half width: 5.0
Uwr inkoeE Titlitng Angle: 45
a= ;7 Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
FJg r=9> 图2.波导结构（未设置周期）
>Q z#;HI d>}pz 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。
UHF.R>Ry 将Linear2代码段修改如下:
i2A>T/? { Dim Linear2
"?hEGJ; m" for m=1 to 8
&!vJ3: Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
s={A dQ Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
f@Rn& &- Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
(Sr& Y1D Linear2.SetAttr "Depth", "0"
v{^_3
] Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
8MGtJ'. Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
=O1N*'e Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
Ey=(B'A~ Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
*<#jr n;)!N 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。
<ZxxlJS)6 图3.光栅布局通过VB脚本生成
MQY^#N >XjSVRO 设置仿真参数
YA O,
rh 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
kXA
o+l 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
|\%[e@u TE simulation
rY_)N^B|nF Mesh Delta X: 0.015
t&^9o $ Mesh Delta Z: 0.015
s\, F 6c Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
`Lb^!6 `) 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
*x2+sgSf_0 Number of Anisotropic PML layers: 15
6 uW?xB9 其它参数保持默认
LCx{7bN1ro 运行仿真
@*e|{;X]hy • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
j1%o+#df • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
A&rk5y; • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
j|TcmZGO b 26#0;i 远场分析
衍射波
w d2GKq! 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
S(eCG2gR 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
%>Z^BM<e 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
AHc:6v^ 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)
bO>q`%& 图4.远场计算对话框
X:bv
?o>Y W \:!v%C 5. 在远场对话框，设置以下参数：
MWl?pG!Y Wavelength: 0.63
#'fh'$5" Refractive index: 1.5+0i
VliX'.- Angle Initial: -90.0
R7}=k)U?d@ Angle Final: 90.0
Y b\t0:_ Number of Steps: 721
oa$-o/DhB Distance: 100, 000*wavelength
5A
oKlJrY Intensity
O*xC}$OOn >=BH$4Ce 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
=/Pmi_ 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
!|;^ 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
