摘要 n[tES6u
*wNO3tP't
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。 S*9qpes-m|
Kjfpq!NYE
[ )KLmL%
V 0)F/qY
系统内光栅建模
r]lPXj(`
在一般光路中，光栅元件可以插入到系统的任何位置。 WB(Gx_o3
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。 2/4,iu(T`c
光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 #dEMjD
ML-?#jNa<
lN,)T%[0-
]O1}q!s
附着光栅堆栈 8AQ@?\Rc"2
vz Puk|q3
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)。 ON
q =b I*
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。 FdFN4{<QZ
参考面可以在三维系统视图中可视化，以帮助排列光栅。 tShyG! b
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)。 VY]L<4BfGL
gK+/wTQ%
'%\FT-{
w</qUOx
堆栈的方向 *p=a-s5-
u{d\3-]/
堆栈的方向可以用两种方式指定： ocDAg<wo
MF]EX
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)。 W1;u%>Uh
nLc Oz3h
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。 7f,!xh$
R!2oj_
&m8Z3+Ea
f' 28s* n
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 +% : /!T@@
3Lw&HtH
作为一种惯例，往往忽略基底的影响，例如衍射效率的计算。 ObIL w
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。 zEN3N n.8
平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 bz4TbGg]
9fQFsI
qr|v|Ejd~
7ElU5I<S
高级选项和信息 w_hN2eYo&e
在求解器菜单中有几个高级选项可用。 =>en<#[\:
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。 \I[50eh|
既可以设置考虑的总级次数，也可以设置倏逝级次数。 Yv ZcG3@c3
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。 7w?V0pLwn8
xG"*w@fs7
:,[=g$CT:
IqrT@jgN-
结构分解 f tE2@}
=/zb$d cz
结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 _dk/SWb)
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。 Htn''adg5
此外，还提供了有关层数和转换点数的信息。 /ij)[WK @
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。 ` %oJa`
#'lqE)T
h#o?O k
G>f2E49BXt
光栅级次通道选择 Q -7C'|
8AgKK=C =
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。 %S9YjMR@
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。 wu53e= /
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)。 BfOQ/k))
} X?M6;$)
|ryV7VJ8
@})]4H
光栅的角度响应 !e E;MaS>
在VirtualLab Fusion中，光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ~8l(, N0
对于给定的光栅，其衍射行为与输入场有关。 (]gd$BgD
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。 %ok??_}$}q
为了解决角度相关的衍射行为，可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 x_VD9
T _3JAH e
nEgDwJ<wl
yDe6f(D
例：谐振波导光栅的角响应 %3;vDB*L$
5%)<e-
sjIUW$
bpp{Z1/4
谐振波导光栅的角响应 tkj QSz
(u :^4,Z
