[其它]二维周期光栅结构的配置 [复制链接]

摘要 4j'`
,a=  
\(&&ed:  
复杂光学光栅结构被广泛用于多种应用，如光谱仪、近眼显示系统等。利用傅里叶模态法(FMM，或称RCWA) VirtualLab Fusion 提供了一种用于任意光栅结构严格分析的简单方法。利用图形用户界面，用户可以设置堆栈的几何形状，从而产生复杂的光栅结构。本案例主要集中于具有二维周期光栅结构的配置。 n&a\mGF  
9M;Y$Z  
1. 本案例主要说明： @= =)  
 如何在光栅工具箱中配置二维光栅结构，通过： TuaP  
- 基于介质的定义类型 6L)7Q0Z  
- 基于表面的定义类型 )eqF21\  
 计算前如何改变高级选型并检查定义的结构。 hztqZ:  
 注意：在VirtualLab中，具有二维周期性的光栅结构称作3D光栅。因此，层状光栅(一维光栅)被称为2D光栅。 NjPQT9&3h  
J1Az+m  
2. 光栅工具箱初始化 /a9CqK  
 初始化 NqveL<r`  
- 开始→ $RunGaX!=N  
光栅→ VvT7v]  
一般光栅光路图(3D光栅) Z9*@w`x^u  
)vpYVr-  
TtH!5{$s  
 注意：对于特殊类型的光栅，如柱状光栅，可以直接选择特定的光路图。 l2YA/9.  
)jt?X}  
3. 光栅结构配置 e Qk5:{[  
 首先，必须先定义基底的厚度与材料 !w@i,zqu  
 在VirtualLab中，光栅结构有一个所谓的堆栈进行定义 K-K>'T9F}  
 堆栈可以附属在基底的一侧或两侧。 g \ou+M#  
 例如，堆栈选择附属在第一表面。 ZHlHnUo  
FMhuCl2  
基于介质的定义类型 MmePhHf  
(例如：柱状光栅) `M. I.Z
_  
1. 堆栈编辑器 MJCz %zK  
 在堆栈编辑器中，可以从库中增加和插入界面和介质。 yy[Y=  
 为了以特殊材料定义光栅，必须添加两个平面界面作为边界。 3N|6?'m  
*-uzsq.W  
@1<VvW=  
Aa]3jev  
 两个平面界面间的介质可以使均匀的，也可以是调制的。 shP}T[<  
 通过使用后者，可以非常有效地描述复杂的光栅结构，如柱状光栅。、 }B!io-}  
-WR<tkK  
2-Wy@\  
2. 柱状光栅介质 %o{IQ4Lz#  
 在库目录“LightTrans Defined”中，在柱状介质库中可以找到铬柱。 Azp!;+  
 这种类型的介质可以模拟柱状结构以及衬底上的销孔。 zSu,S4m_;  
?STO#<a  
 在本例中，由铬组成的矩形柱位于熔融石英基底上 lV$#>2Hh5  
 在堆栈编辑器的视图中，不同的材料根据折射率(深色意味着更高)用其他颜色表示。 {E7STLQ_%  
 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 F%af05L[  
 请注意:界面的顺序总是从基板的表面开始计算。 x8~*+ j  
 选中的界面以红色高亮显示。 q_mxZM ->  
 此外，这里不能定义光栅前面的介质（后一个界面后面）。它是自动从光栅元件前面的材料中取出的。 {,Rlq  
Cud!JpL  
可以在光学设置编辑器中更改此材料。 LafBf6wds  
G;/l[mvh,  
'5~l{3Lw  
 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 w`3.wALb  
 对于具有二维周期性的光栅，周期必须在x和y方向上定义。 N93R(x)%  
 该周期也用于FMM算法的周期性边界条件。对于简单的光栅结构，建议从介质周期中选择“相关的”（Dependent）选项，并选择适当的周期介质指数。 UI%4d3   
4\g[&  
3. 柱状光栅介质参数 |JP'j1 Ka  
通过以下参数定义柱状光栅： 6l &!4r@}  
i1A<0W|  
 基材(凹槽的介质) b!`Ze~V  
 柱状材料(脊的材料) uJeJ=7,EO  
 柱的形状(矩形或椭圆形) zjSl;ru  
 x方向(水平方向)柱距 $bfmsCcHL  
 y方向(垂直方向)柱距 T:9M|mD  
 行移(允许行位移) [TFp2B~)#  
 光栅周期在x和y方向 vts"  
<RY!Mc  
 根据柱栅的尺寸和距离自动计算柱栅的周期。 :i@ $s/  
 因此，它不能单独设置，框显示为灰色。 Q9B!0G.-bs  
-mmQ]'.0  
Kv<mDA!  
4. 高级选项&信息 ~l{Qz0&
  
 在传播菜单中有几个高级选项可用。 i~R+g3oi  
 propagation method选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 &^uaoB0  
 可以设置每个方向上考虑的总阶数或倏逝波阶数。 H~SU:B:  
 这可能是有用的，尤其是如果考虑金属光栅。 HDKY7Yr  
LP'q$iB!  
 相反，对于电介质光栅，默认设置就足够了。 Wm5[+z|2?9  
 Advanced Settings选项卡提供关于结构分解的信息。 MpvGF7H  
 层分解和过渡点分解设置可用于调整结构的离散性。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 w^YXnLLJG  
Wg,@S*x(  
 此外，还提供了关于层数和转换点的信息。 V[kn'QkWv  
 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 ;l `Ufx  
 定义的柱栅分解预览(俯视图)。 %L7DC`  
 •VirtualLab建议将其离散化为2层(1层表示基底)。 vv<\LN0  
8Q{9AoQ3'  
5MZv!N  
基于界面的定义类型 Bss*-K]  
(例如：截锥光栅) jO|`aUYTf  
1. 堆栈编辑器 qLc&.O.=  
ua &uR7  
2. 截锥光栅 a2i:fz=[  
 在本例中，使用了“截锥光栅界面”。 QZa^Cng~  
 这种类型的界面可以模拟圆形的高透射结构。 d(R8^v/L  
 在本例中，锥体是由位于同一材料基体上的熔融二氧化硅制成的。 h4MBw=Tz~  
@~N"MsF3  
 在堆栈编辑器的视图中，不同的材料根据折射率(深色意味着更高)用其他颜色表示。 KxeqQ@  
 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 a|[f%T<<  
 请注意:界面的顺序总是从基底的表面开始计算。 [;F!\B-  
 选中的界面以红色高亮显示。 2Ur&_c6P  
 此外，这里不能定义光栅前面的介质（后一个界面后面）。它是自动从光栅元件前面的材料中取出的。 :?m"kh ~  
 这种材料可以在光学设置编辑器中更改。 Eb63O  
WX_g  
 此外，锥体的材料会自动从界面之后的材料中取出。 "{H{-`Ni  
 在本例中，这意味着使用基底(基块)的材料。 Yl$@/xAa  
 如果光栅结构是由不同的材料制成的，则必须添加额外的平面界面，以便将光栅结构与底座分离。 3webAaO  
 然后根据需要选择截锥与平面界面之间的材料。 _%B,^0;C  
 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 K V?+9qa,  
 对于具有二维周期性的光栅，周期必须在x和y方向上定义。