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摘要 3uy^o 5sZqX.XVF 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。 @Wl2E.)K; {8e4TD9E0 wQw&.)T [AN= G!r 系统内光栅建模 WB|N)3-1 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 =IEei{ 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。 H[[#h=r0f 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 aB ^`3J P
~rT uj ?Zh,W(7W a0)] W%F 附着光栅堆栈 ZxoAf;U~ [J\! 2\Oo 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)。 I4Rd2G_ 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。 #q9cjEd_7 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 !.cno& 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)。 VK[`e[.C Aq,&p,m03 :TRhk. i~ITRi@ 堆栈的方向 As+^6 e3=-7FU 堆栈的方向可以用两种方式指定: W{X5~w( COFCa&m9c 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)。 EXizRL-9o @$R^-_m 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。 CT[CM+ Cm%xI&Y 6QX2&[qWS 58[.]f~0 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 fD~f_Wr \qw1\-q 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 Noi+mL 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。 s0/y> ok 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 \xjI=P'-25 ;R*tT%Z, "7}e~*bM?` |*y'H* 高级选项和信息 n0vhc; d 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ,jJbQIu# 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。 [;$9s=:[ 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 [?S-on. 如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 Jk_}y v{O(}@ fYiof]v@_m {O5(O oDa 结构分解 l5<&pb#b ;G4g;YHy| 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 +qee8QH 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 8^5@J)R8 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 d6zfP1lQ 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 @%gth@8 u$
a7 OYj~"-3y) O>/&-Wk= 光栅级次通道选择 Ybp';8V VL8yL`~zc. 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 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。 n1)~/
> 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)。 2T3b6 mu@IcIb> C~c|};&% Qt"i 光栅的角度响应 { v#wU 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 -jcgxQH53 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 f!13Ob<8r 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。 U
IHe^ ?R 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。 i?]`9 z UY/qI%#L#, F+285JK _g%h:G&^ 例:谐振波导光栅的角响应 wG",Obja
(x1 #_~ Fg^Z g\X3 3?uah'D5 谐振波导光栅的角响应 ^-dhz88wV df7 xpV .aD=d\
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