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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+)*aS+ |sV@j_TX 系统内光栅建模 ((tWgSZ3 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。
<F+9#- 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。
mW @Z1Plxs 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。
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Axx{G~n! [ Zz56=ZX*_ 附着光栅堆栈 ceNJXK (r$QQO)/ 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。
"'mr0G9X 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;
仿真中不考虑孔径效应。
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%2m0 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。
8^"P'XQ 所应用的光栅
结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。
!6{b)P 3Tr}t.mt
q|.K&@_'K N;XJMk_ H 堆栈的方向 T
eBJ Wx-rW 堆栈的方向可以用两种方式指定:
UQ)7uYQ5 9Q*zf@w 它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。
btIh%OM !8Q9RnGn 请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。
ekO*(vQ~ vA,tW,
HZzdelo "=XRonQZ 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 >`+-Yi$(\ X.<2]V7! 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。
8rgNG7d 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。
t^@4n&Dg 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。
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Wy,Tf*[ XW9
[VUW~ 高级选项和信息 jYJfo< 在求解器菜单中有几个高级选项可用。
OL)M`eVQ' 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。
b-,]21 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。
&y=~:1&f 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。
B|n<{g[-cM 'Z(4Wuwb
9:jZ3U \m;"KyP+ 结构分解 B|+tK wXxk+DV@ 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。
j=,]b6( 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。
LXQ-J 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。
k!6wVJ|_Y 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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k,nRC~Irh &-1;3+#w 光栅级次通道选择 f;
1C) &MsBcP[ 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。
^atBf![ 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。
xlWTHn!j 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)。
l+1GA0'JP N/fH% AtM
Z*(lg$A9M &D 4Ci_6k 光栅的角度响应 +#! !
'XP 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。
wFJ?u?b0Q 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。
ij=}3;L_! 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。
i%)Nn^a;T 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。
v/yt C/WH" =K2mR}n\;
cCH2=v4hU &% \`Lwh 例:谐振波导光栅的角响应
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\kGi5G] $lMEZt8A 谐振波导光栅的角响应 cSSrMYX2
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