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摘要 O!1TthI RH;:9_* F 光栅结构广泛用于光谱仪、近眼显示系统等多种应用。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态方法（FMM）以简易的方式提供对任意光栅结构的严格分析。在光栅工具箱中，可以通过使用堆栈内的各种接口或/和介质来配置光栅结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面是人性化的，并且可用于生成更复杂的光栅结构。 本用例中，介绍了基于界面的光栅结构的配置具体操作流程。 p^m5`{1]x "v*8_El
 0\{BWNK w]j+9-._ 本用例展示了...... >ndJNinV •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构，例如： Wk;5/ - 矩形光栅界面 f ,i5iSYf - 过渡点列表界面 mZk0@C&:6 - 锯齿光栅界面 Y OyX[& oi - 正弦光栅界面 t6N*6ld2b •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 v *hRz; +m\|e{G 光栅工具箱初始化 |tMn={ •初始化 U$&hZ_A - 开始 J<j&;:IRd 光栅 7iC *Pr 通用光栅光路图 [V# r7a •注意：使用特殊类型的光栅，例如： 矩形形状， 9|' B9C 可直接选择特定的光路图。 8U2dcx:G3 )QKf7 [:
 DsD zkwJE 2+ 8# H. 光栅结构设置 0O!cN_l| •首先，必须定义基板（基块“Base Block”）的厚度和材料。 P%pp
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 _K2?YY(#> •在VirtualLab中，光栅结构在所谓的堆栈（stack）中定义。 d4[(8}
x$/ •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 \~rlgxd
dm rps+L
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gA#RM5x@ •例如，选择第一个界面上的堆栈。 {WN(&eax 6V9doP ]i 堆栈编辑器 R_P}~l •在堆栈编辑器(Stack Editor)中，可以从目录中添加或插入界面。 Tz&Y]#h_ •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 &6 - k#r GDa N
 yWPIIWHx!
d P$GThGl 矩形光栅界面 s)A<=)w/e &Y P#M | •一种可能的界面是矩形光栅界面。 :)f7A7 :; •此类界面适用于简单二元结构的配置。 2pHR_mr b •在此示例中，由银制成的光栅位于玻璃基板上。 z5\;OLJS, •为此，增加了一个平面界面，以便将光栅结构与基块分开。 1xyU •在堆栈编辑器的视图中，根据折射率（黑暗表示更高），其他颜色表示不同的材料。 %9 C@ Xl
R
 FwKj+f" 5} ie]/[| 矩形光栅界面 H1 4Ic.& •请注意：界面的顺序始终从基板表面开始计算。 G>qZxy`c •所选界面在视图中以红色突出显示。 ;Z[]{SQ
 +H/jK @ •此外，此处无法定义光栅前方的介质（指最后一个接界面后面的介质）。 它自动取自光栅元件前面的材料。 Y>."3*^ •可以在光路编辑器（Light Path Editor）中更改此材质。 /{2*WI;  SM 0M% •堆栈周期（Stack Period）允许控制整个配置的周期。 8cx=#Me •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 fpyz' •如果是简单的光栅结构，建议选择“取决于界面周期”（Dependent from Period of Interface）选项，并选择适当的周期性界面索引。 Ko>&)%))$X eg+!*>GaX  VvbFp
=tTqN+4
 |iFVh$N S&C 1 TC 矩形光栅界面参数 9 ch#}/7B •矩形光栅界面由以下参数定义 YKZrEP 4^ - 狭缝宽度（绝对或相对） ivgpS5 M`Y - 光栅周期 k#T YKft - 调制深度 6~:Sgt nU •可以选择设置横向移位和旋转。 SZ `?\tUO2_T
q}uHFp/J 高级选项和信息 zboF
1v` •在传播菜单中，有几个高级选项可用。 (oK^c- x •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 5M]z5}n/ •可以设置总级次数或衰逝波级次数 C.:=lo B （evanescent orders）。 u
D 5%E7 •如果考虑金属光栅，这项功能非常实用。 )Ag/Qep •相反，在介质光栅的情况下，默认设置就足够了。 0XwHP{XaO fyz
nuUl  `;,Pb&W~ <<9Va. •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 RI M `omM •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 ? ]sM8Bd} •此外，有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 >>[/UFC)n •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 ` D(
x v
PeX1wK%f  Oh.ZPG= 1R LY $M 过渡点列表界面 P=L$;xgp •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 FFhtj(hVgc •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 ;wiao(t>4N •同样，平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 7x] 4`#u  ?71+ f{s <q )4la 过渡点列表参数 Dq\ Jz~ •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 3T\l]? z •上限（Upper Limit）必须设置为大于所需光栅周期一半的值，但在周期性结构的情况下自动设置。 qpoV]#iW 8GPIZh'0 h  6SJ"Tni8 _eSd nHWx •必须在周期化（Periodization）选项卡中设置此界面的周期。 "\"DCDKmG •此处，可以定义x方向和y方向的周期。 n >,L=wV •在这种情况下，可以忽略内部和外部定义区域的设置，因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 3>ex5 pN6%&@) =
 yAT^VRbv Gz
I~TWc+G 高级选项及信息 ) / Ud^wi •同样，可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 ]e:/" rjt8fN
 psh^MX)Q
3:/'t{ ^B 正弦光栅界面 vg Ipj3u •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 3H\w 2V •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 M`,~ mU •如果使用单个界面来描述光栅结构，则会自动选择材料： m .IU ;cR - 脊的材料：基板的材料 Y&H}xn - 凹槽材料：光栅前面的材料 Z#d&|5Xj zr v]  ~na!@<zB{ =rA ~7+} 正弦光栅界面参数 \ b
V6@ #, - 正弦光栅界面也由以下参数定义： D F]9 @ { •光栅周期 ?,P3)&3g •调制深度 j!~l,::$"X - 可以选择设置横向移位和旋转。 uf<@ruN - 由于这是光栅界面（类似于矩形和锯齿借口），因此不必选择周期。 ~\p]~qQ\K $yDWu"R8 
@4d)R zIC;7 5# 高级选项和信息 UEs7''6RM •同样，可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 'mCe=Y
YG:3Fhx0~
 >% p{38 ?PA$Ur21lw 高级选项及信息 VpfUm?Nq •如果增加层数（例如，增加2倍），则离散化变得光滑。 CQ7{1,?2 v`J*ixZ7t  'crlA~&#/ 锯齿光栅界面 :Eh\NOc_ O •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 5IOFSy` •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 0C<[9Dl.G8 •如果使用单个界面来描述光栅结构，则会自动选择材料： mvW% - 脊的材料：基板的材料
`0H g y= - 凹槽材料：光栅前面的材料 'C$XS > S 3uU]kD^
 wS+V]`b I
+5)Jau^S 锯齿光栅界面参数 uY_SU-v •锯齿光栅界面也由以下参数定义： k 4/D8(OXw - 光栅周期 @J{m@ji{ - 调制深度 i"zuil •此外，闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 \y6OUM2y •可以选择设置横向移位和旋转。 .Xm(D>>k •由于这是光栅界面（类似矩形和正弦型），因此不必选择周期。 UX-&/eScN
kp?w2+rz  dca ;'$ CO-_ea U( 高级选项和信息 dp QG[vXe •同样，可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 Gir#"5F  qbrp P(. 探测器位置的注释 ')a(.f 关于探测器位置的注释 g7 1[6<D •在VirtualLab中，探测器默认位于基板后面的空气中。 k P#e((f, •如果光栅包含在复杂的光学装置中，则必须这样做。 Z nFi<@UB) •但是，完美的平面和平行基板可能会产生一些干涉效应，而实际情况并非如此。 ]&Z)) H •因此，为了计算光栅效率，应将探测器设置在基板材料内（同样适用于大多数光栅评估软件）。 }(a+aH H •可以避免这些干涉效应的不良影响。 MRU7W4W-~/  r|4t aV&
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