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摘要 tL
9e~>,` [s&
y_[S 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。 2oNPR+
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9Y*Vz QE Mz#S5 s 系统内光栅建模 Kk"B501 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 2* cKFv{ 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。 8Gzs 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 [~rk` ^9m^#"ZW`
Ts ?>"@ !&:.Uh 附着光栅堆栈 [zO(V`S2 Et[QcB3 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)。 )SO1P6 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。 yW7S
}I 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 7H@Cy}a 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;h,dx %nK15( E*#60z7F _J$p< 堆栈的方向 5=;I|l, pJ@DHj2@
堆栈的方向可以用两种方式指定: rD)v%vvr&` 1x5CsmS 它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 N4JL.(m){I )^a#Xn3z 请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 x#xO { !wufoK "r(pK@h V,%5
hl'& 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 a!]QD` 3lEU$)QA3 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 Z.#glmw^=R 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。 o+WrIAR 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 KPvYq?F>4 i /U{dzZ
BN>$LL C=f(NpyD6 高级选项和信息 dg@/HLZ 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 YedipYG9; 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 W}i$f -K 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 a-A4xL.gm 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。 U@ QU8 544I#!
LfSUY +as\>"Cj+2 结构分解 *j; r|P;g @G-k]IWi 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 E
MbI\=>yS 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。 =-&iF 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 _ r)hr7 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。 w9h5f "4-Nnm
"k@/Z7= B=xZkc 光栅级次通道选择 Cjb p- yxq!.72 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。 by3kfY]4s 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。 EjCs 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)。 QU;C*}0Zl { J%$.D(/
F?4'>ZW VL1z$<vVXt 光栅的角度响应 eWs^[^c.< 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 /JYi^rZ 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 ?Qp_4<(5 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。 O!yn
`<l 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。 p;01a gVWLY;c 3}
U9OF0=g r+yLK(<zp 例:谐振波导光栅的角响应 tH!z7VZ 4r!40^:2
:G)x+0u %'<
qhGJ 谐振波导光栅的角响应 q/zdd3a 9_dsiM7CT
=ZL20<TeH
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