摘要 q+ )KY
TzX>d<x
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。 _> 3GNvS
Ep0Aogp29
C-4I
e
G_d i a6
系统内光栅建模 5{cAawU.
在一般光路中，光栅元件可以插入到系统的任何位置。 K8e >sU.
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。 /vU9eh"%
光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 1l1X1
YK"({ Z>U
W>1\f0'
| mci-ZT
附着光栅堆栈 hoU&'P8
Snh\Fgdz
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)。 Of: e 6N
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。 oZOFZ -<
参考面可以在三维系统视图中可视化，以帮助排列光栅。 D0"+E*
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)。 A.z~wu%(
}m0Lr:vq<r
1
C[#]krh
= ]7 \--
堆栈的方向 CWC*bkd5a
's&Vg09D,
堆栈的方向可以用两种方式指定： ! '2'db
li; P,kg$
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)。 faMUd#o&
k W-5H;>
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。 tP3H7Yl! g
b*p ,s9k7
;g W~+hW ^
;7 IVg[f
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 $xloB
%lV>Nc|iz=
作为一种惯例，往往忽略基底的影响，例如衍射效率的计算。 ]J htO{
然而，任何实际的光栅结构必须建立在基底上，因此，我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 VN$#y 4
平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 c/g(=F__[
^//N-?Fx
gHox{*hb[
MJ92S(
高级选项和信息 }i/{8Ou W
在求解器菜单中有几个高级选项可用。 f_z2d+
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。 =}Cb?C[;
既可以设置考虑的总级次数，也可以设置倏逝级次数。 ]8H;LgM2
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。 yn %w'
<@zOdW|{:
?m~x%[Vn
]%mg(&p4
结构分解 ,eZ'pxt
O+'Pq,hn
结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 qrt+{5/t
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。 MhJ`> .z1
此外，还提供了有关层数和转换点数的信息。 ,'ndQ{\9
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。 <|m"Q!f
M 5% xp.B
KNK0w 5
hcN$p2-
光栅级次通道选择 gu"Agct4
LW2Sko?Yo
可以定义具体的透射和反射级次，以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下，也可以有不同的级次。 xJO[pT v
并不总是需要考虑所有的衍射级，我们建议只使用那些感兴趣的，以确保更有效的模拟。 :X ;8$.z
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)。 _xmM~q[c7p
8 fDnDA.e
S++}kR);
(:hPT-1
光栅的角度响应 q.g!WLiI
在VirtualLab Fusion中，光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 *qq %)7
对于给定的光栅，其衍射行为与输入场有关。 sL!6-[N
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。 rj:$'m7
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。 '!y ^
AE<AEq
YJ:CqTy
[[bMYD1eO
例：谐振波导光栅的角响应 J 0s8vAs
>\@ 6i
s
Z NuyGo;
V;)'FJ)]
谐振波导光栅的角响应 6X'RCJu%
yJKezIL\z
