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摘要 D^-7JbE] vQa'S-@u 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。 60)iw4<wf a+9*@z2 QZ?=M@|f 5zIAhg@o:q 系统内光栅建模 \J6hI\/4^ 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 a !mf;m 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。 vc]cNz:mQ 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 ,.o<no %c1#lEC2xN {"
4e+y JMS(9>+TA 附着光栅堆栈 v*qQ? S W},b{NT 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)。 V`-vR2( 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。 &BvZF 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 PD LpNTBf 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)。 N|Sf=q?Ko n
8pt\i0 wCHR7X0*b _HA$
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堆栈的方向 +~ #U7xgq/ ;=< ^0hxer 堆栈的方向可以用两种方式指定: wO>L#"X^v >2?aZ`r+ 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)。 o1/lZm{\~n 3 s>'hn 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"UmSB o A~dQ\M 8v)_6p(<x8 sncIqsZ 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 IjfxR mV }elH75[64 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 P(>(K{v 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。 1'4J[S\cM 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 "W#t;;9Wz 9 F^;! ,b$2= JO'f |Cdvfk 高级选项和信息 s:AkkkF 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 z1!6%W_. 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。 ;_:Oo l, 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 IAOcKQ3 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。 ./p|?pu
/"ymZI!k\ K{l5m{:% Se!)n;?7Sw 结构分解 =_[Z W s(_+!d6 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 9Z6C8Jv 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。 3qQUpm+ 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 .]|Zf!>}s 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。 7rHS^8'H& V5D`eX9 5=KF!? w G8Wez% 光栅级次通道选择 *wV[TKaN L"<B;u5pM 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
Db>&s3 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。 (H?ZSeWx 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)。 gNx+>h`AF +/?iCmW :ZxLJK9x1 @gSkROCdC) 光栅的角度响应 ]Fb0Az 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 )h^NR3N 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 nB5Am^bP 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。 iQ^:
])m> 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。 cywg[ ^t[HoFRa *wi}>_\ 4B?!THjk 例:谐振波导光栅的角响应 Gowp
<9 F 8G ]w,eF c#b:3dXx9 B(l-}|m_ 谐振波导光栅的角响应 tLcEl'Eo $gp!w8h @<_`2eW'/R
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