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摘要 0A 9ll E P'MfuTtT& 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。 5+Fr/C k+b!Lw!L
 "NWILZwE V Is57)( ^.- 本用例展示了......
]wb^5H
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构，例如： rO4R6A - 矩形光栅界面 RC?gozBFJ - 过渡点列表界面 :+#$=4 - 锯齿光栅界面 W>W b|W - 正弦光栅界面 v,]-;V~< •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 a8nqzuI j.or:nF 光栅工具箱初始化 5, dKha •初始化 GYH{_Fq - 开始 89n\$7Ff9 光栅 b$FK}D5 通用光栅光路图 !y_4.&C{ •注意：使用特殊类型的光栅，例如： 矩形形状， +guCTGD: 可直接选择特定的光路图。 v
*icoj m-?hHd O
 gOb"-;Zw 5?l8;xe`{f 光栅结构设置 %[S-"k •首先，必须定义基板（基块“Base Block”）的厚度和材料。 CZZwBt$P
 KEfN!6 •在VirtualLab中，光栅结构在所谓的堆栈（stack）中定义。 ,i RUR 8 •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 -So$ f-y
O1+OE!w
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xB4}9zN s •例如，选择第一个界面上的堆栈。 nIZ;N!r=i <cm( QNdcC 堆栈编辑器 POXd ,ON9 •在堆栈编辑器(Stack Editor)中，可以从目录中添加或插入界面。 ~ aBf. •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。 @=<B8VPJd Yw(O}U 5e
 ibP IT!5c
x qSoE[<v 矩形光栅界面 ~cv322N )x5t' ]w`K •一种可能的界面是矩形光栅界面。 8yCt(ms •此类界面适用于简单二元结构的配置。 _w}l, •在此示例中，由银制成的光栅位于玻璃基板上。 B)/L[ )S •为此，增加了一个平面界面，以便将光栅结构与基块分开。 Z1}@N/>> •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。 1u8 k}
$ U=j<^R}a
 : %[mc-6. ~n=oPm$ pR 矩形光栅界面 !P8Y(i •请注意：界面的顺序始终从基板表面开始计算。 [_HY6g r •所选界面在视图中以红色突出显示。 H|)F-aL[
 lxsn(- j •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。 ;~,)6UX 7 •可以在光路编辑器（Light Path Editor）中更改此材质。 +lplQh@RB  j
D kBe-` •堆栈周期（Stack Period）允许控制整个配置的周期。 A Xpg_JC •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 2WK c;? •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。 DuQW?9^232 \/ s0 p  I:6H65(&
&>f]
 D wfw|h V_3K((P6 矩形光栅界面参数 (n u;o!mo9 •矩形光栅界面由以下参数定义 D_q"|D$SB - 狭缝宽度（绝对或相对） e_YTh^wU - 光栅周期 _]v@Dq VP - 调制深度 Hp>_:2O8s •可以选择设置横向移位和旋转。 %(1Jt "9|
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 OF} ."a
_v[gJ(F 高级选项和信息
7Nv nCs •在传播菜单中，有几个高级选项可用。 0`/CoP<U •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 WF_ v>g:g •可以设置总级次数或衰逝波级次数 F'-,Ksn （evanescent orders）。 oFb~ |>d •如果考虑金属光栅，这项功能非常实用。 5?Ukf$)x •相反，在介质光栅的情况下，默认设置就足够了。 s<+;5, Q| *X5<]{7c  KV)if' ~ o= kW2Y •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 .ah[!O •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。 ]D&U} n •此外，有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 &+0?Xip{Z •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。 e3m FO +
#-i#mbZ e  O"X:3srJ` ]!]B7|JFJ 过渡点列表界面 LJ6L#es2 •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 ce [
Maw •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 ~h:(9q8NLC •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。 QHxof7  y=0)vi{] "ql$Rz8 过渡点列表参数 F9"Xu-g •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 } eF
r,bJ •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。 N!fjN >cw lM l'+ yy  \ Q^grX $h}5cl •必须在周期化（Periodization）选项卡中设置此界面的周期。 nu)YN1
* •此处，可以定义x方向和y方向的周期。 W^7yh&@lU •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。 .D*~UI ][KlEE>W2
 AB{zkEuK zwU1(?]I{ 高级选项及信息 Xr:s-L •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。 xs& xcR R" dBwoAq`'
 /M JI^\CA
*\@RBJGF 正弦光栅界面 ftKL#9,s( •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 N/ '8W9#6 •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 +f%"O? •如果使用单个界面来描述光栅结构，则会自动选择材料： }g@
' ^v - 脊的材料：基板的材料 w+r).PS}C - 凹槽材料：光栅前面的材料 r\cY R}v G[*z,2Kb>  x4/{ XRQ 6$0<&')Yb 正弦光栅界面参数 3 yw$<lm - 正弦光栅界面也由以下参数定义： QT5pn5+ z •光栅周期 UCXRF •调制深度 fs:yx'mxV - 可以选择设置横向移位和旋转。 9 *uK]/c - 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。 )&O6d . [?hv x}  9 ^9-\DG ~ g-( 高级选项和信息 0b/@QgJ •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。 LF
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Alo L+eN@
 alB' l 0w:
3/WO 高级选项及信息 `N&*+!O% •如果增加层数（例如，增加2倍），则离散化变得光滑。 wdAKU +tM (w{T[ ~6  W9pY =9]p+ 锯齿光栅界面 ,Tu.cg •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 ;c>"gW8 •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 j
RcE241 •如果使用单个界面来描述光栅结构，则会自动选择材料：
W~ 2,J4= - 脊的材料：基板的材料 gL-kI *Ra - 凹槽材料：光栅前面的材料 8zpzVizDG /t<
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 7y&6q`y E 'l=> H#}<B 锯齿光栅界面参数 y/ Bo 4fM •锯齿光栅界面也由以下参数定义： E
N%{ $ - 光栅周期 `^,E4Q y - 调制深度 #g0_8> t •此外，闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 ;ne`ppz0 •可以选择设置横向移位和旋转。 Pc =e i •由于这是光栅界面（类似矩形和正弦型），因此不必选择周期。 ]{q=9DczG(
Ow*v a\0  bS2g4]$'po e@
D}/1~= 高级选项和信息 tW4X+d" •同样，可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 V8) :!  _@y uaMoW= 探测器位置的注释 CuH4~6 关于探测器位置的注释 6u #eLs •在VirtualLab中，探测器默认位于基板后面的空气中。 %qz-b. •如果光栅包含在复杂的光学装置中，则必须这样做。 iN.
GC^l •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。 /FE+W A}r •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）。 fkp(M •可以避免这些干涉效应的不良影响。 xGQP *nZ  }nX0h6+1
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