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摘要 JNp`@`0V "(efd~.] 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。 x>8f#B\Mr Ok`U*j hTG
d Uw] ^Js9E 系统内光栅建模 ^LU[{HZV 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 uBE,z>/,; 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。 H4:TYh 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 sId5pY! ,;d9uG2 O[L8(+Sn fA,+qs 附着光栅堆栈 NUnP'X=J, 3N*Shzusbt 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)。 "tj#P 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。 x b0+4w| 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 =hs@W)-O 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)。 =h_gj > _@OYC< kN$70N7I; Mc}x]j`f 堆栈的方向 kx=AX*I tJu<#hX 堆栈的方向可以用两种方式指定: Y+j KP*ri kTk?[BK 它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 Np-D:G Ksp;bfe 请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 iE Oyc59 *tO<wp& ~Op1NE qJ/C*Wqic 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ww,c)$ l46F3C| 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 lhI;K4# 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。 6+u'Tcb 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 Ii,:+o% e"CLhaT jFXU
xf UJH{vjIv 高级选项和信息 Ji!-G4.n" 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 -0X> y 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。 J9 =gv0 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 @
tIB'|O 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。 I7~|!d6 L&N"&\K2U % KA/ E&+^H
on 结构分解 .;:xx~G_Q r9Z/y*q 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 'MUrszOO.e 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。 CN=&Je%I 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 uJOW%|ZN` 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。 eI}VH BAz h0
Sf=[>z eFio, E%^28}dN 光栅级次通道选择 0uz"}v) <n\.S 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。 [KH?5C 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。 mvgm o 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)。 h2%:;phH /=@vG Vp6 RNdnlD#P Wn^^Q5U# 光栅的角度响应 ]K7 64} 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 |&Pl 4P 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 A,{D9-% 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。 B0i}Y-Z 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。 >y9o&D |