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：
C>N)~Ut •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
(p68Qe%OuG •光栅布局
模拟和后处理分析
}{:H0)H* 布局layout
m'r6.Hp3Ng 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
u
q:>g 图1.二维光栅布局
xx
nW 1`] =nA;,9% 用VB脚本定义一个2D光栅布局
@8|- C 9Q^>.^~ ^ 步骤：
-'&MT
:L 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
bL!NT}y` 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 kxhvy,t Wafer Dimensions：
ep3_G\m Length (mm): 8.5
:Py/d6KK Width (mm): 3.0
JE9|;A >6=y x CJ 2D wafer properties:
% &4sHDP Wafer refractive index: Air
+G? 4Wc1 3 点击 Profiles 与 Materials.
4cr
>sz mDvZ 1aj 在“Materials”中加入以下
材料：
tu6c!o ,@ Name: N=1.5
^;c!)0Q<Z Refractive index (Re:): 1.5
X;v/$=-mz t }qoIxy) Name: N=3.14
hqFK2
lR Refractive index (Re:): 3.14
Xl2Fgg}# :!N 5daK 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
,78 QLh9: Name: ChannelPro_n=3.14
ZBd Zr 2D profile definition, Material: n=3.14
b@Ik
c< I^[R]Js Name: ChannelPro_n=1.5
>UE_FC*u 2D profile definition, Material: n=1.5
MH 'S,^J 5sM-E>8G^{ 6．画出以下波导结构：
e~ W35Y>A a. Linear waveguide 1
g>_6O[;t% Label: linear1
E6NkuBQ(( Start Horizontal offset: 0.0
,@/b7BVv Start vertical offset: -0.75
X{9D fgW End Horizontal offset: 8.5
#v=hi L End vertical offset: -0.75
9 vmH$ Channel Thickness Tapering: Use Default
:upi2S_ e Width: 1.5
/.aZXC$] Depth: 0.0
O!hg@[\B+ Profile: ChannelPro_n=1.5
?Re @`f+* 1G =1FGvP b. Linear waveguide 2
&tj0Z: Label: linear2
J1 a/U@" Start Horizontal offset: 0.5
ya5;C" Start vertical offset: 0.05
dum! AO End Horizontal offset: 1.0
Jq l#z /z End vertical offset: 0.05
s59v*
/ Channel Thickness Tapering: Use Default
0J7[n*~ Width: 0.1
1 [[`
^v Depth: 0.0
!Jh -v Profile: ChannelPro_n=3.14
pOyM/L u !k\W{ 7.加入水平平面波：
yj `b-^$? Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
}C}~)qaZv+ Input field Transverse: Rectangular
sI@m" A X Position: 0.5
..Zuy|?w Direction: Negative Direction
\"V7O'S)& Label: InputPlane1
!\}Dxt 2D Transverse:
b~Y$!fc Center Position: 4.5
w_ k Hy_) Half width: 5.0
UkG|5P` Titlitng Angle: 45
m_W\jz??k Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
]-bA{@tP. 图2.波导结构（未设置周期）
#@;RJJZg [kt!\ - 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
(WVN*OR? 将Linear2代码段修改如下:
Z WL/ AC Dim Linear2
\'q-Xr'}M for m=1 to 8
hWJ\dwF Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
^e"BY( Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
Gk;== ~ Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
|<\o%89AM Linear2.SetAttr "Depth", "0"
J*-m!0 5 Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
)r~$N0\D Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
`ihlKFX Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
W|NzdxCY Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
f` 2W}|(jA O/e5LA 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。
`l9Pk\X[ 图3.光栅布局通过VB脚本生成
_'ltz!~ m>x.4aO1 设置仿真参数
@g
}r*U? 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
<T)9mJYr 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
Rg HPYf{ TE simulation
|qH -^b.F Mesh Delta X: 0.015
0vbn!<: Mesh Delta Z: 0.015
y"#o9"&>& Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
``nuw7\C: 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
(x@|6Sb Number of Anisotropic PML layers: 15
RI!!?hYm 其它参数保持默认
W2O
=dG` 运行仿真
H1 yl88K • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
r,(rWptf4 • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
?SK1*; i • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
|#D3~au
+XLy Pj 远场分析
衍射波
\zR@FOl`q 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
u >
XCE|D* 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
(@B
gsY 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
Zgkk%3'^' 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)
"^fcXV9Wp 图4.远场计算对话框
^GQ+,0Yy JfxD-9U^>u 5. 在远场对话框，设置以下参数：
hD/bgquT Wavelength: 0.63
iOkRB[hi Refractive index: 1.5+0i
6{B$_Usg Angle Initial: -90.0
%"r3{Hs Angle Final: 90.0
- |\V' Number of Steps: 721
{f((x1{HZx Distance: 100, 000*wavelength
g XZ C% S Intensity
|Gx-c
,{{ 4:.yE|@h[ 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
T?4M Fx# 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
tV%:sk^d 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
