摘要 fczId"
^ 9UKsy/q
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。 v lY83mU.
[< Bk% B 5
fucG 9B
EIPNR:6t
系统内光栅建模 ]yiwdQ
在一般光路中，光栅元件可以插入到系统的任何位置。 |
U )
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。 w3WBgH
光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 Z9,-FO{#3-
2+ m%f "
9`4M o+
\R\?`8O rz
附着光栅堆栈 3copJS
pyJY]"UHVE
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)。 >Z r f}H
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。 h fZY5+Z<
参考面可以在三维系统视图中可视化，以帮助排列光栅。 +}[M&D
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)。 WdI9))J2S
ia6%>^
p8,Rr{
GCm(3%{V%(
堆栈的方向 B|XrjI?
cBZ$$$v\#
堆栈的方向可以用两种方式指定： j1D 1tn
Zawnx =
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)。 8T-/G9u
&8$Gy u
请注意，如果堆栈位于正面，堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系，需要在定义高度轮廓时加以考虑。 g9C/Oj`I
-|V1A[
i;B &~
i 7D[5!
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 D y+)s-8
m#w1?y)Z@X
作为一种惯例，往往忽略基底的影响，例如衍射效率的计算。 U1 nObA
然而，任何实际的光栅结构必须建立在基底上，因此，我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 _[F (8Q x"
平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 0+S ;0
6)=`&>9
w]1hoYuV
BPO)<bx_
高级选项和信息 FJ-X~^
在求解器菜单中有几个高级选项可用。 [~_)]"pU
求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”，也被称为RCWA，“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 BV;dV6`z
既可以设置考虑的总级次数，也可以设置倏逝级次数。 Z:eB9R#2y
如果考虑金属光栅，这可能是有用的。相反，对于介质光栅，默认设置就足够了。 / vgEDw
b:B+x6M
0M pZdJ
"xWrYq'"
结构分解 R`
g'WaDk
"{9^SPsp
结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 >E lK8
层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 Wdk]>w
'L
此外，还提供了有关层数和转换点数的信息。 -A]-o
分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 GY`mF1b
xQUskjv/
2P, %}Ms
d)>b/0CZ
光栅级次通道选择 u~c75Mk_v
kF]s y8u]
可以定义具体的透射和反射级次，以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下，也可以有不同的级次。 R<djW5 ()f
并不总是需要考虑所有的衍射级，我们建议只使用那些感兴趣的，以确保更有效的模拟。 !( gMr1}w
光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 '8w}m8{y
Uv ) B
qt{lZ_$
Efp[K}Z^$
光栅的角度响应 z!s1$5:" 0
在VirtualLab Fusion中，光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 0ZM#..3sI
对于给定的光栅，其衍射行为与输入场有关。 _.%U}U
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。 3-/F]}0y6
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。 t 7-6A
G !)Q"+
0?o<cC 1Z
9 1.gE*D
例：谐振波导光栅的角响应 #_SsSD=.Sy
<EKTFHJ!
#fx>{ vzH
+R8G*2
谐振波导光栅的角响应 :y.~IQN
A('o &H
