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摘要 O6Jn$'os1# :{ Q[kYj 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。 wJKP=$6n_ @ob4y
|Wzdu2T f=/IwMpn 系统内光栅建模 f hS4Gb_ 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 -OPJB:7Z 这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。
*aT\V64 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 u?+i5=N9{ ae`6hW2
,ThN/GkSC y o
|"- 附着光栅堆栈
>^q7:x\ |SfmQ; 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 eod-N}o 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 (c=.?{U 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 7C"&f *lEi 所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 pwG" _|h hxQx$ 98x&2(N B8sc;Z. 堆栈的方向 Wz]ny3K[.
ROc)LCA 堆栈的方向可以用两种方式指定: 8)
1+j>OQ />q?H)6 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)。 D?:AHj%gW aS,M=uqqK 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。 ;+-M+9"?O mxQPOu o@!Uds0 MhXJ /bup 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ym~ 0v/}W( 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 9yt)9f 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。 B(TE?[ # 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 jj$D6f/mOG RAps`)OR?
VA^yv1We _2N7E#m" S 高级选项和信息 {i09e1 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 PUJkC 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。 ;:5Ahfo \ 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 eNEMyv5{w4 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。 i,z^#b7JQ 8n1<nS<
Dq:>]4% zs<2Ozv 结构分解 B
!}/4" `: R7jf 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 8'}D/4MUr 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。 aIXN wnq 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 MJDW-KL- 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。 Q?uHdmY*X #D2.RN
Q]v>< S_ELV#X 光栅级次通道选择 -cL{9r&X aHR&6zj4 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。 LI`H,2Km 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。 cU 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)。 $9%UAqk9 eF%>5
@3_[NI% A`nw(f_/ 光栅的角度响应 de<T5/ 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 #i1z&b#@ 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 zZ*\v 不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 t<DZW# 为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 N" =$S|Gs r]<?,xx[
dPmtU{E<M 1@"os[9 例:谐振波导光栅的角响应 !x@3U^${ EK=PY
=)Z~w` 4/J"}S 谐振波导光栅的角响应 OKO+(>AQ .s8u?1b
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