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：
e.d
#wyeX •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
q'[}9e`Q •光栅布局
模拟和后处理分析
rZXrT}Xh{W 布局layout
*jq7X 我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
_f0C Y" 图1.二维光栅布局
cf_|nL #9 U&Wwyu:4i
用VB脚本定义一个2D光栅布局
CT a#Q, YIhm$A"z0" 步骤：
Fh|#u:n 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
SMr13%KN/ 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 yM.IxpT#$ Wafer Dimensions：
Bh`N[\r Length (mm): 8.5
PXoz*)tk Width (mm): 3.0
EI >l-N2 E(pF:po 2D wafer properties:
pO Iq%0] Wafer refractive index: Air
URgk^nt2p 3 点击 Profiles 与 Materials.
Df =dt +gd2|`# 在“Materials”中加入以下
材料：
r;>+)**@vl Name: N=1.5
!`JH H & Refractive index (Re:): 1.5
4LcX<B U9 `A$!]&[~| Name: N=3.14
Ox!U 8g8c Refractive index (Re:): 3.14
QS.>0i/7l g1E ~+@ 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
+y o b)% Name: ChannelPro_n=3.14
\`<cH# 2D profile definition, Material: n=3.14
<:>SGSE9 wFh8?Z3u_ Name: ChannelPro_n=1.5
n%^ LPD 2D profile definition, Material: n=1.5
Qhi '') Q 7tM9u5FF 6．画出以下波导结构：
gF=jf2{YX a. Linear waveguide 1
7M_U2cd|TD Label: linear1
$0oO
&)* Start Horizontal offset: 0.0
8(g:HR*; Start vertical offset: -0.75
8b.u 'r174 End Horizontal offset: 8.5
kv,%(en] End vertical offset: -0.75
WL,&-*JAW Channel Thickness Tapering: Use Default
\6?A!w~6 Width: 1.5
*_ Z#O, Depth: 0.0
lE8&..~l$+ Profile: ChannelPro_n=1.5
s`j~- P _-!s BK+F b. Linear waveguide 2
GDhE[of Label: linear2
`i) 2nNJ" Start Horizontal offset: 0.5
LH 3}d<{ Start vertical offset: 0.05
HjqB^ |z End Horizontal offset: 1.0
/iNa'W5\ End vertical offset: 0.05
=p^He! Channel Thickness Tapering: Use Default
02`$OTKz Width: 0.1
/yz=Cj oz Depth: 0.0
{Sl57! U5 Profile: ChannelPro_n=3.14
#*$P'r _I`,Br:N 7.加入水平平面波：
Ok 7t@l$ Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
+MbIB&fRCB Input field Transverse: Rectangular
,:fl?x.X X Position: 0.5
p (xC*KWB Direction: Negative Direction
%<?0apO Label: InputPlane1
g*)K/Z0pJ$ 2D Transverse:
I$NhXZ)KT Center Position: 4.5
R+q"_90_ Half width: 5.0
{8,<ZZ _ Titlitng Angle: 45
)#a[-.O I Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
6iE hsL&K 图2.波导结构（未设置周期）
^=n+T 7"J ( Rk_-9_E. 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。
f\+f o 将Linear2代码段修改如下:
9YsR~SM Dim Linear2
Rj F'x for m=1 to 8
F-D]TRG/*] Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
cYx4 ~ V^ Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
wiaX&-c]8 Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
w {~+EolK Linear2.SetAttr "Depth", "0"
lf>*Y.!@me Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
\Gm-Mp W Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
^JI o? R Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
< v]3g Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
$Y=T&O J$ 4wL
F3 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。
JG C=(; 图3.光栅布局通过VB脚本生成
)eUW5
tS [s9O0i"
Y 设置仿真参数
+,o0-L1D 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
48|s$K ^ 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
{X2`&<i6 TE simulation
uj%skOD6Z Mesh Delta X: 0.015
) xbO6V Mesh Delta Z: 0.015
{ T"0DSV Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
S[ tE&[$(p 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
fgNU03jp^x Number of Anisotropic PML layers: 15
d!KsNkk 其它参数保持默认
ug{ R 3SS 运行仿真
y%sroI('y • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
`X,yM-( • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
D+ ~_TA • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
7iHK_\t n Q^p |Ldj 远场分析
衍射波
T081G`li 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
L=2y 57&Y 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
Hk>79}; 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
7nbB^2 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)
9Rek4<5 图4.远场计算对话框
.nYUL> s5RjIa 0$7 5. 在远场对话框，设置以下参数：
x^"E S%* Wavelength: 0.63
K"<PGOF Refractive index: 1.5+0i
<I}2k Angle Initial: -90.0
oG$)UTzGc Angle Final: 90.0
ZEYgK)^ Number of Steps: 721
X7,PEA Distance: 100, 000*wavelength
= %zLh<3v Intensity
@&D?e:|!U |uW :r17 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
Z%GTnG|rG 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
GDYFU* 0 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
