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摘要 `nF SJlr& 1_+ h"LE 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。 ~nA k-toJ Sgi`&;PF
n3iiW\ OjGI
! 系统内光栅建模 -Q20af- 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 @:>]jp}uq 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。 D, ")n75 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 n\+c3 5f*_K6 ,v
R/=rNUe 4aHogheg 附着光栅堆栈 *qzdt^[ xo 3-/|G-4k7 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)。 x*1wsA 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。 FCt<h/ 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 YPGM|| 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)。 +[G9PP6 )Q1>j 2& (4FVemgy e"hfeNphz 堆栈的方向 <D a-rv8 6*Z7JiQ0 堆栈的方向可以用两种方式指定: 'WW:'[Syn' .I^4Fc}&4 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)。 k!Yc_ZB:*l CV0id&Nv 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。 \B#tB?rA
^*AI19w!Ys S)U*1t7[
|.)LZP, 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 S70#_{ 7eCjp 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 UBwl2Di 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。 I0mp [6 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 <q7o"NI6FZ \HO)ss)"
4kL6aSqT ^("b~-cJ 高级选项和信息 $5XAS 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 \WiCI: 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。 >` s"C 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 =E2 a#Vd 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。 rD}g9?ut S/E&&{`ls
vbmt0df ] hT\"5&6 结构分解 s~7a-J RiTL(Yx 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 |[rn/ 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。 m.+h@ 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 $UzSPhv[ 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 Gi)Vr\Q. We y*\@
D W U=qD+ 1WtE ]
D 光栅级次通道选择 Q^ W,)% +<Gp >c 可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 ]faj j\ 并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 H8YwMhE7 光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 7L
#)yY %UI^+:C
2/+~h(Cc li[[AAWVm 光栅的角度响应 b|_e):V| 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 '#c#.O 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 Q>$B.z 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。 XHA|v^ 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。 qiet<F fd4gB6>
/Qst :q I7_8oq\3D 例:谐振波导光栅的角响应 ug,AvHEnB bo#xqSGQ
0f5 ag& A
l;a~45 谐振波导光栅的角响应 N5K(yY_T brTNwRze
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