摘要 LV^V`m0#
h;^H*Y&`
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。 <rO0t9OH
FXHcy:)}G
'pJ46"D@m
t KnvNOhn
系统内光栅建模 >O{[w'sWa
在一般光路中，光栅元件可以插入到系统的任何位置。 tAPr 4 n!
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。 A@- A_=a,
光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 &I&:
DPU%4te
bD&^-&
G
*bl*R';
附着光栅堆栈 Z/ |o CwR
YPjjSi:#
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)。 <$f7&6B
元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示；仿真中不考虑孔径效应。 RjII(4Et
参考面可以在三维系统视图中可视化，以帮助排列光栅。 +}XFkH ~
所应用的光栅结构可以是一维周期(层状)，也可以是二维周期(交叉光栅)。 1@ e22\
sd@JQ%O
k63]Qf=5?N
Q :
H`TSR]
堆栈的方向 y?ps+ce93
F~NmLm
堆栈的方向可以用两种方式指定： }`O_
\m>m E/N
它既可以应用在表面的正面，也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 r[>=iim
e~Oge
请注意，如果堆栈位于正面，堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系，需要在定义高度轮廓时加以考虑。 Y7|R vLWoP
qoNVp7uv
Fp)+>o T
ileqI/40f
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 's.cwB: #
n/
\{}9
作为一种惯例，往往忽略基底的影响，例如衍射效率的计算。 l>KkK|!T^i
然而，任何实际的光栅结构必须建立在基底上，因此，我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 VSK!Pc.G}
平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 : MOr ?"
(QO8_
'7+e!>"
hdi/ k!9[\
高级选项和信息 eV?._-G
在求解器菜单中有几个高级选项可用。 J 8/]&Ow
求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”，也被称为RCWA，“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 e?P zhh a
既可以设置考虑的总级次数，也可以设置倏逝级次数。 mfYY?]A*+
如果考虑金属光栅，这可能是有用的。相反，对于介质光栅，默认设置就足够了。 ,a:!"Z^ f
'T(7EL3$}
j{.P'5e@pZ
To x{Sk3L
结构分解 20 j9~+
: ryE`EhB
结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 aV^wTs#2I
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。
>dnH
此外，还提供了有关层数和转换点数的信息。 jTo-xP{lC
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。
aOS:rC
+=XDNSw
Kt (Z&@
W?a{3B
光栅级次通道选择 _[yB wh
]Iku(<*Ya
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。 mA ^[S.!
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。 E%R^
kqqr
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)。 N ;<.::x
K$S:V=y%r7
`MMh"# xN
v6gfyGCJ
光栅的角度响应 /H_,1Fu|
在VirtualLab Fusion中，光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 '$5.{o`s*1
对于给定的光栅，其衍射行为与输入场有关。 8PWx>}XPt
不同波长/偏振态下的衍射效率不同，不同入射角度下的衍射效率也不同。 6g/ <FM
为了解决角度相关的衍射行为，可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 NVEjUt/
? o@5PL
ub C(%Y_k
_JlbVe[<
例：谐振波导光栅的角响应 zp "Lp>i
RUJkfi=$
Dc,h( 2
gW{<:6}!*
谐振波导光栅的角响应 EXlmIY4
}b9"& io
