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：
(e3?--~b6 •使用VB脚本生成光栅（或周期性）布局。
8
;=?Lw ? •光栅布局
模拟和后处理分析
5jTA6s9z A 布局layout
myB!\ WY
我们将模拟如图1所示的二维光栅布局。
D.h <!?E% 图1.二维光栅布局
1i Q(q\% z f^@f%R 用VB脚本定义一个2D光栅布局
e XmYw^n "||G`%aO+t 步骤：
y|WOw(# 1 通过在
文件菜单中选择“New”，启动一个新项目。
,UD5>Ai 2 在“Wafer Properties”对话框中设置以下
参数 UZE%!OWpeK Wafer Dimensions：
dw7h@9\ y Length (mm): 8.5
` $[`C/h Width (mm): 3.0
o2LUB)=R' $U%N$_k? 2D wafer properties:
2f 9%HX(5 Wafer refractive index: Air
RY*s }f 3 点击 Profiles 与 Materials.
b*< *,Ds/G 4_\]z hS 在“Materials”中加入以下
材料：
'RCX6TKBnR Name: N=1.5
,q
Bu5t Refractive index (Re:): 1.5
J-Fqw-<aFJ P"c7h7 Name: N=3.14
yMf["A vG Refractive index (Re:): 3.14
uTP4r Js !Zk\O 4.在“Profile”中定义以下轮廓：
Zg!E}B:z Name: ChannelPro_n=3.14
om,=.,|Ld 2D profile definition, Material: n=3.14
bJ6v5YA% *\[G fTL Name: ChannelPro_n=1.5
B 6,X) 2D profile definition, Material: n=1.5
hfQ^C6yR ~Q 1%DV. 6．画出以下波导结构：
Go KMi[b a. Linear waveguide 1
_NM=9cWd Label: linear1
6j~'>w(F Start Horizontal offset: 0.0
NSAp.m
Start vertical offset: -0.75
_ "[O=h: End Horizontal offset: 8.5
VW9BQs2w End vertical offset: -0.75
o=do L{ # Channel Thickness Tapering: Use Default
LpSd/_^b Width: 1.5
j'FBt8P' Depth: 0.0
?I#zcD)w Profile: ChannelPro_n=1.5
l@%7]
0!T 3)qtz_,H/g b. Linear waveguide 2
{\-IAuM Label: linear2
7o64|@ 'j Start Horizontal offset: 0.5
~r>N Start vertical offset: 0.05
9Dy/-%Ut9 End Horizontal offset: 1.0
zDof e* End vertical offset: 0.05
_6F j&mw(u Channel Thickness Tapering: Use Default
8I=migaxP Width: 0.1
1rhQ{6 Depth: 0.0
U}<;4Px]7v Profile: ChannelPro_n=3.14
\~ h7 _ ;_NM5 7.加入水平平面波：
g \
p; Continuous Wave Wavelength: 0.63 General:
To19=,: Input field Transverse: Rectangular
|Xl,~-. X Position: 0.5
DvvjIYB~ Direction: Negative Direction
q 9c:,k Label: InputPlane1
KA$l.6&d 2D Transverse:
]i@VIvYq Center Position: 4.5
{EGm6WSQ^ Half width: 5.0
c>RS ~ /Y Titlitng Angle: 45
R%N&Y~zH Effective Refractive Index: Local Amplitude: 1.0
O
WVa&8O 图2.波导结构（未设置周期）
/8w
_jjW z,B'I.)M 8.单击“Layout Script”快捷工具栏或选择
仿真菜单下的“Generate Layout Script…”。这一步将把布局对象转换为VB脚本代码。
Y r^C+Oyg 将Linear2代码段修改如下:
@[4 Tdf Dim Linear2
-kd_gbnr3 for m=1 to 8
`$D2 w| Set Linear2 = WGMgr.CreateObj ( "WGLinear", "Linear2"+Cstr(m) )
p V^hZ. Linear2.SetPosition 0.5+(m-1)*1.0, 0.05, 1+(m-1)*1.0, 0.05
r$~
f[cA Linear2.SetAttr "WidthExpr", "0.1"
v-@xO&< Linear2.SetAttr "Depth", "0"
,-*o c> Linear2.SetAttr "StartThickness", "0.000000"
rTjV/~ Linear2.SetAttr "EndThickness", "0.000000"
G.a^nQ@e% Linear2.SetProfileName "ChannelPro_n=3.14"
JY tM1d Linear2.SetDefaultThicknessTaperMode True
YS5 Pt)? <t0o{}^P* 点击“Test Script”快捷工具栏运行修改后的VB脚本代码。生成光栅布局，布局如图3所示。
/a$RJ6 t&3 图3.光栅布局通过VB脚本生成
M[R\URu8 ;yO7! {_ 设置仿真参数
:jq 1. 在Simulation菜单下选择“2D simulation parameters…”，将出现仿真参数对话框
9RoN,e8! 2. 在仿真参数对话框中，设置以下参数：
g2WDa'{L TE simulation
D-BWgK Mesh Delta X: 0.015
w|>O!]K] Mesh Delta Z: 0.015
NK+iLXC Time Step Size: Auto Run for 1000 Time steps
8j} CP 设置边界条件设置X和Z边为各向异性PML边界条件。
fN TPW] Number of Anisotropic PML layers: 15
QX'/PO 其它参数保持默认
'i|z>si[* 运行仿真
YRYAQj/7 • 在仿真参数中点击Run按钮，启动仿真
wV;qc3 • 在分析仪中，可以观察到各场分量的时域响应
Y|=/*?o} • 仿真完成后，点击“Yes”，启动分析仪。
H}QOoXWkg L;0Z B=3n 远场分析
衍射波
Z\d7dbv 1. 在OptiFDTD Analyzer中，在工具窗口中选择“Crosscut Viewer”
8ctUK| 2. 选择“Definition of the Cross Cut”为z方向
DM%4 V|F" 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
nkp!kqJ09 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)
L+PrV y 图4.远场计算对话框
<5Jp 2x# 7)NQK9~ 5. 在远场对话框，设置以下参数：
P2h}3%cJq Wavelength: 0.63
~)# JwY Refractive index: 1.5+0i
&z r..i4O Angle Initial: -90.0
AopC xaJ` Angle Final: 90.0
H|H!VPof] Number of Steps: 721
eM*@zo<- Distance: 100, 000*wavelength
4w:_4qyb Intensity
eXI ^9uH uJ4RjLM` 6. 点击“计算”按钮开始计算，并将结果保存为 Farfield.ffp。
R)"Y 40nW 7. 启动“Opti 2D Viewer”并加载Farfield.ffp。远场如图5所示。
A`4j=OF\ 图5.“Opti 2D Viewer”中的远场模式
