建模目的:如何将矩形光栅界面和转变点列界面(Transition Point List Inerface)进行组合,以构建复杂结构光栅,并进行近场分析和内部场分析 6F8TiR& 工具箱:光栅工具箱 a9N$I@bi] 关键词:矩形光栅界面 转变点列界面 近场分析 内部场分析 ]VcuD05"C 组合光栅结构参数: Xf%vfAf 图1:光栅参数示意图 _fM=J+
使用VirtualLab光栅工具箱进行建模 >z|bQW#2
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1) 操作如下图(1)(2):解决方案(Solutions)/光栅工具箱(Grating Toolbox)/二维光栅仿真(2D Grating Simulations)/自定义光栅光路流程图(General Grating Light Path Diagram),生成光栅光路图, 如下图(3) nIEIb.- (1)
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图2:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤1)示意图 Z/e^G f#i
2) 双击
,进入光栅编辑窗口(Edit General Grating 2D)/结构与功能子窗口(Structure/Function),确定基板材料和厚度,并选择堆栈界面。 C1w6[f1+
#DA ,* 图3:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤2)示意图 Q79WGW
3) 进入堆栈界面,即堆栈编辑窗口(Edit),通过添加(Add)按钮依次添加平面(Plane Interface),矩形光栅界面(Rectarngular Grating Interface)以及转变点列界面(Transition Point List Interface)以构建矩形组合光栅。 dthtWnB@
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(2) -_^#7]
(3)
图4:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤3)示意图 %{B4M#~
4) 点击
,进入矩形光栅编辑窗口(Edit Rectangular Grating Interface),输入光栅一的结构参数,并将其位置横向移动(Lateral Shift)1 μm,如下图所示 Txa
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|<2<`3 图5:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤4)示意图 Xk?Y
5) 点击
,进入转变点列界面(Transition Point List Interface)编辑窗口(Edit Transition Point List Interface),输入光栅二和光栅三两种光栅结构参数: gHox>r6.A
)u=46EU_ (1) 通过点击添加数据(Add Datum)增加转变点(transition points),并给该点对应的横向位置(x-Position)和高度(Height)赋值,以形成所需转变点序列。 '>:%n
`1i\8s&O6@ (2) 按照图6(2)所示设置所有转变点,然后将插值方法(Interpolation Method)设置为常量区间(Constant Interval)。将横向区域上限(Upper Limit)设置为2 μm,并设置大小与形状(Size and Shape) 为2 μm x 2μm 长方形(Rectangular)。 ;-quK%VO!
#:E^($v (3) 进入周期化标签(Periodization),选择使用周期化设置(Use Periodization),并将周期设置为2 μm x 2μm。可观察到z-方向,即高度方向最小值(Boundary Minimum)为-800 nm。 'byao03 jP31K{G? (1)
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(2)
(3)
图6:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤5)示意图 8E|FFHNK<2
6) 将平面与矩形光栅界面距离设置为0,矩形光栅界面(光栅一)与转变点列界面(光栅二和三)之间的距离设置为800 nm,并将堆栈周期(Stack Period)设置为2 μm,如下图所示: P/[}$(&:
@@5JuI-! 图7:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤6)示意图 <Q@{6
7) 设置光学界面后的介质类型(Subsequent Medium),点击
,进入材料库,分别将Cr和TiO2介质分别用于矩形光栅界面(光栅一)和转变点列光栅界面(光栅二和光栅三)之后,设置方法如下图。 ZK`x(h{p)
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(2)
图8:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤7)示意图
Mi<}q@]e 8) 在堆栈界面观察组合光栅的剖面图以及点击
观察其3D视图 S #C;"se
')Qb,#/,% (1)组合光栅剖面图
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(2)组合光栅3D视图
图9:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤8)示意图
9) 传输子窗口(Propagation)/传输方法标签(Propagation Methods)中选择傅里叶模态法(Fourier Modal Method)作为元件传输方法(Component Propagation),光栅工具箱默认的传输方法是傅里叶模态法(FMM),对于特征尺寸远大于波长的光栅,可以选择薄元近似(TEA)。 *qKf!&
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图10:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤9)示意图 ^:2>I $
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10) 高级设置标签(Advanced Settings),单击
,进行如图11(1)-(3)设置,并观察折射率分布如图(4):可以看出组合光栅的形状及折射率分布。 9=9R"X>L
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图11:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤10)示意图 4p]hY!7
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11) 进行近场分析: 2rqYm6
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(1) p 4Y2AQ9
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(2)透射场振幅分布 (3)反射场振幅分布 !po29w:S
图12:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤11)示意图 ''wF%q
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12) 双击
,进入光栅衍射效率分析器编辑窗口(Edit Grating Efficiency Analyzer),并做如下图设置。 gg QI
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图13:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤12)示意图 z/t+t_y
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13) 点击
,进行光栅衍射效率分析,获取各级次的效率以及总的效率,如下图:(1)极坐标表示形式;(2)不同级次所对应的角度与衍射效率图;(3)总的反射、透射效率以及吸收率。 Jtl[9qe#]
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