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摘要 +S0aA Wal 4%~*} 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。 U~?VN!<x[ Q&r.wV| ]-X6Cl D
tZ?sG 系统内光栅建模 2sIt~ Gn 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 :VP4: J^ 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。 (@XQ]S}L 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 @,.D]43 GD.Ss9_h1 |;~=^a3?q qH4|k2Lm 附着光栅堆栈 pZ|{p{_j @ !su7 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)。 Dch\k<Te 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。 B_ict)}ld 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 ;&6
{c 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)。
%p 5Z_C(5)/Y 85G-`T 2YZ>nqy 堆栈的方向 vq(#Ih2 Gl'G;F$Y- 堆栈的方向可以用两种方式指定: /_m)D;!y yYJ_;Va 它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 *
rlVE v%T'!(0j/ 请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 :<zIWje 2)\->$Q(H 5xdeuBEY8 li3,6{S# 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 "!zJQl@ $k0(iFzR1 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 hJ xL|5Uo 然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 LJ
<pE;`d 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 a-|pSe*rx [A =0fg5 1}la)lC IXtG
36O 高级选项和信息 ni{'V4A 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 axUj3J> 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 J$yq#LBbR@ 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 \ZADY.ha 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。 7OmT^jV2 i!}k5k*Z nk tGO .%n_{ab1 结构分解 -W^{)%4g R]%"YQ V 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 d*{Cv2A. 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。 FhY#3-jH 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 &,G2<2_ b 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。 )/'WboL {p1`[R&n# Jfr'OD2$ % m0;j1-t 光栅级次通道选择 2LUsqL\m}. {H[N|\ 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。 lfDd%.:q4S 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。 J'
uaZI>' 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)。 "|Q.{(|kO1 1z7+:~;l k"cMAu. +'gO%^{l 光栅的角度响应 ;]1t|td8 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 <rgK}&q
对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 6agG*x 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。 +
GQ{{B 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。 z[J=WI xK_UkB-$i 7<]&pSt= G@ot^n3 例:谐振波导光栅的角响应 UZs '[pm) ho{%7\ 'e]>lRZ y%%VJ}'X! 谐振波导光栅的角响应 H( .9tuA Kt*b)
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