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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)qFqf<:yc _z.CV< 系统内光栅建模 ~YviXSW 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。
\Ov~ t 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。
IEJ)Q$GI# 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。
X9^q-3&60 dBN:
6!*zgA5M' ybv< 1 附着光栅堆栈 +#(GU9_i+M ^U,C])n 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。
<+b~E, 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;
仿真中不考虑孔径效应。
PG|Zu3[ 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。
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} 所应用的光栅
结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。
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=_Z.x&fi
M.)z;[3O >Apa^Bp 堆栈的方向 7suT26C I{%(G( 堆栈的方向可以用两种方式指定:
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AB J^~J& 它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。
[<f9EeziB UalwK 请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。
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uLI;_,/: NPa4I7`A 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 puEu)m^ Rx.5;2m 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。
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然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。
_ph1( !H$ 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。
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vJx( lU`Y uo|:n"v 高级选项和信息 j*1MnP3/8Y 在求解器菜单中有几个高级选项可用。
mU||(;I 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。
6bf!v 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。
=~)rT8+) 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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0}9j l n1'i!NWt 结构分解 c+whpQ=01 CWd
& 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。
;oVOq$ql 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。
^R7X!tOq4 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。
2)
2:KX 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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<l+hcYam %\!0*(8 光栅级次通道选择 N7X(gh2h E^pn-rB 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。
[~n|R Oo 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。
% S>6Q^B 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)。
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AF{@lDa1h uY3#, 光栅的角度响应 '#QZhz(+ 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。
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q 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。
4>Nig.# 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。
TA#pA(k 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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[DtMT6F3 ;9Wimf]G,E 例:谐振波导光栅的角响应
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RE]*fRe7# $)=`Iai 谐振波导光栅的角响应 1gLET.I:
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