光栅是
光学中最常用的衍射元件之一。如今,它们经常被用于复杂的
系统中,并与其他元件一起工作。在这种情况下,非常需要将光栅不仅仅是作为孤立的元件来
模拟,而是与系统的其余部分结合,以评估整个系统性能。VirtualLab Fusion提供了一个独特的光栅元件,允许在光路中轻松地包含各种不同形状的光栅,无论是一维周期光栅(层状),二维周期光栅,或体(布拉格)光栅。本用例介绍了该元件的功能,包括光栅级次的设置和堆栈的定位。
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%p 系统内光栅建模 p2 1| 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。
ugTsI~aE 这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。
2YZ>nqy 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。
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N!~]D[D SgxrU&:: 附着光栅堆栈 d"Zu10 ZtO$kK%q; 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。
kVWcf-f 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;
仿真中不考虑孔径效应。
pt.V^a 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。
2T+-[}* 所应用的光栅
结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。
\O "`o4 *`"+J_
:po6%}hn \_,p@r]Q 堆栈的方向 -V{"Lzrfug _"Bj`5S 堆栈的方向可以用两种方式指定:
0ex.~S_Oj4 f#:3TJV 它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。
Y}R$RDRL KHZ[drb6$ 请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。
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G-)e(u
q&z'S 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 e%)iDt\j [(x<2MTj 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。
3ArHaAv{y 然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。
x @q.u3o9 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。
hJ ^+asr C5V}L
BM?!? 03 gbcNo 高级选项和信息 /5Qh*.(S 在求解器菜单中有几个高级选项可用。
![K\)7 iKo 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。
7mYcO3{5{ 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。
KJQ8Yhq 如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。
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bT 42G[x xS_;p9{E 结构分解 &zy%_U2% G?$o+Y'F 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。
@Nsn0-B?ne 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。
QnOgF 3t 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。
hQx*#:ns 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。
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Rs"=o>Qu >&;J/ME 光栅级次通道选择 Rw0|q =5Db^ 可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面
照明的情况下,也可以有不同的级次。
18NnXqe-m 并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。
|x1OWm1:< 光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。
0>CG2 SRn 0=HB!{@
>xo<i8<Miv Cydo~/ 光栅的角度响应 ]dGH
i \ 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。
[ ?7QmZK 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。
|MGT8C&^! 不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。
]2f-oz*hU 为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。
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@>46.V{P}B B)@Xz<Q 例:谐振波导光栅的角响应
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]>)shH=Yx ^V; r 谐振波导光栅的角响应 o`Z3}
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