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2020-08-10 09:21 |
二维周期光栅结构的配置
摘要 ]p.eF YDh7 c6NCy s 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。 0XNj!^&
\p&a c&] 1. 本案例主要说明: _U@;Z*(%vh 如何在光栅工具箱中配置二维光栅结构,通过: 1 n86Mp1.e - 基于介质的定义类型 ^-'t`mRl]d - 基于表面的定义类型 .O+qtk! 计算前如何改变高级选型并检查定义的结构。 3M&IMf,/@ 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。 k-M-=VvA .$,.w__m~ 2. 光栅工具箱初始化 95G*i;E 初始化 dGb]`* E - 开始→ RL;>1Q,H 光栅→ s`$px2Gw 一般光栅光路图(3D光栅) fP9k(mQX Cq0S8Or0
sa71Vh{ 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。 ZoiCdXvTN &Z^,-Y 3. 光栅结构配置 [-bT_X 首先,必须先定义基底的厚度与材料 r|WoM39bp 在VirtualLab中,光栅结构有一个所谓的堆栈进行定义 zDk^^' 堆栈可以附属在基底的一侧或两侧。 8;YN`S!o 例如,堆栈选择附属在第一表面。 *<**rY*
EPz$`#Sh" 基于介质的定义类型 t*? CD.S (例如:柱状光栅) Yz?1]<X 1. 堆栈编辑器 ~!,Q<? 在堆栈编辑器中,可以从库中增加和插入界面和介质。 f]BG`rJX 为了以特殊材料定义光栅,必须添加两个平面界面作为边界。 fQ&:1ec rX%qWhiEJ
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##3 两个平面界面间的介质可以使均匀的,也可以是调制的。 @
P=eu3 通过使用后者,可以非常有效地描述复杂的光栅结构,如柱状光栅。、 T1y,L<7?
'xdM>y#S %KeQp W 2. 柱状光栅介质 I54O9Aoy 在库目录“LightTrans Defined”中,在柱状介质库中可以找到铬柱。 .~4>5W"u 这种类型的介质可以模拟柱状结构以及衬底上的销孔。 .bOueB-
#_+T@|r 在本例中,由铬组成的矩形柱位于熔融石英基底上 +|OkT 在堆栈编辑器的视图中,不同的材料根据折射率(深色意味着更高)用其他颜色表示。 j${:Y$VmE 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 \kiCczW_ 请注意:界面的顺序总是从基板的表面开始计算。 >a]4} 选中的界面以红色高亮显示。 {Y9m;b,X 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。 ]u_^~
>NN |vj 可以在光学设置编辑器中更改此材料。 >?,arER JlF0 L%Rc
`he{"0U~S 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 *|x2"?d-F: 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。 'nNw 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。 |67j__XC
*n0k2 p 3. 柱状光栅介质参数 RGGP6SDc 通过以下参数定义柱状光栅: y@AKb
-/aDq?<< 基材(凹槽的介质) }TRr*]
P<% 柱状材料(脊的材料) EjB<`yT 柱的形状(矩形或椭圆形) lX`)Avqa x方向(水平方向)柱距 >R?EJ;h y方向(垂直方向)柱距 }[PbA4l.g 行移(允许行位移) lC6#EU; 光栅周期在x和y方向 d8g3hyI5\
V9"Kro 根据柱栅的尺寸和距离自动计算柱栅的周期。 '?Q [.{< 因此,它不能单独设置,框显示为灰色。 -9{}rE
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WjGv%^? 4. 高级选项&信息 0x0.[1mB 在传播菜单中有几个高级选项可用。
UJoWTx propagation method选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 gtz!T2% 可以设置每个方向上考虑的总阶数或倏逝波阶数。 Y,? 这可能是有用的,尤其是如果考虑金属光栅。 pM\)f
muo7KUT 相反,对于电介质光栅,默认设置就足够了。 VVJhQ bP Advanced Settings选项卡提供关于结构分解的信息。 #JZf]rtp 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。 T}2a~
2?ZHWS>U 此外,还提供了关于层数和转换点的信息。 w"-bO ~5h 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。 p&_a kQj 定义的柱栅分解预览(俯视图)。 gi:;{ •VirtualLab建议将其离散化为2层(1层表示基底)。 *E.{i
P _Zf(`jJ
'[5tc fG#z 基于界面的定义类型 [_qBp:_j?s (例如:截锥光栅) }tx~y-QQ 1. 堆栈编辑器 {C*mn !u
^k^%w/fo 2. 截锥光栅 ^F`FB..:y 在本例中,使用了“截锥光栅界面”。 4cJ7.Pez 这种类型的界面可以模拟圆形的高透射结构。 )sB`!:~HjP 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。 + 7E6U*
1&QI1fvx 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。 ^gky i/z 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 .6$ST Ksr 请注意:界面的顺序总是从基底的表面开始计算。 ~AK!_EOs` 选中的界面以红色高亮显示。 MH"c=mL: 此外,这里不能定义光栅前面的介质(后一个界面后面)。它是自动从光栅元件前面的材料中取出的。 V85a{OBm,8 这种材料可以在光学设置编辑器中更改。 >6ch[W5k@
Bh2m,=`` 此外,锥体的材料会自动从界面之后的材料中取出。 V}9wx%v 在本例中,这意味着使用基底(基块)的材料。 m98k/w_ 如果光栅结构是由不同的材料制成的,则必须添加额外的平面界面,以便将光栅结构与底座分离。 1
EC0wX 然后根据需要选择截锥与平面界面之间的材料。 K
N0S$nW+ 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 YQ37P?u@ 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。 < | |