VirtualLab矩形组合光栅建模
建模目的:如何将矩形光栅界面和转变点列界面(Transition Point List Inerface)进行组合,以构建复杂结构光栅,并进行近场分析和内部场分析 !% W5@tN 工具箱:光栅工具箱 iU 6,B 关键词:矩形光栅界面 转变点列界面 近场分析 内部场分析 BE@(| U 组合光栅结构参数: d9TTAaf
图1:光栅参数示意图 -avxH?;?7 使用VirtualLab光栅工具箱进行建模 zx\-He `H:`JBe=+[ 1) 操作如下图(1)(2):解决方案(Solutions)/光栅工具箱(Grating Toolbox)/二维光栅仿真(2D Grating Simulations)/自定义光栅光路流程图(General Grating Light Path Diagram),生成光栅光路图, 如下图(3) '12*'Q+{+
(1) (n B[aM
(2) 8493Sw
(3) ,iao56`E 图2:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤1)示意图 +jB; 2) 双击 ,进入光栅编辑窗口(Edit General Grating 2D)/结构与功能子窗口(Structure/Function),确定基板材料和厚度,并选择堆栈界面。 Fw-Rv'\ p#P<V%
图3:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤2)示意图 M("sekL 3) 进入堆栈界面,即堆栈编辑窗口(Edit),通过添加(Add)按钮依次添加平面(Plane Interface),矩形光栅界面(Rectarngular Grating Interface)以及转变点列界面(Transition Point List Interface)以构建矩形组合光栅。 ^rq\kf*] 3h.,7,T
(1) d6tv4Cf  (2) |33t 5}we (3) 图4:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤3)示意图 JGvhw,g 4) 点击 ,进入矩形光栅编辑窗口(Edit Rectangular Grating Interface),输入光栅一的结构参数,并将其位置横向移动(Lateral Shift)1 μm,如下图所示 ghB&wOm/ T:{&eWH
图5:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤4)示意图 gkxHfm 5) 点击 ,进入转变点列界面(Transition Point List Interface)编辑窗口(Edit Transition Point List Interface),输入光栅二和光栅三两种光栅结构参数: _p: n\9k dYD;Z<l (1) 通过点击添加数据(Add Datum)增加转变点(transition points),并给该点对应的横向位置(x-Position)和高度(Height)赋值,以形成所需转变点序列。 Rf`_q7fm 1gBLJ0q (2) 按照图6(2)所示设置所有转变点,然后将插值方法(Interpolation Method)设置为常量区间(Constant Interval)。将横向区域上限(Upper Limit)设置为2 μm,并设置大小与形状(Size and Shape) 为2 μm x 2μm 长方形(Rectangular)。 n^{h@u yKj}l,i~8 (3) 进入周期化标签(Periodization),选择使用周期化设置(Use Periodization),并将周期设置为2 μm x 2μm。可观察到z-方向,即高度方向最小值(Boundary Minimum)为-800 nm。 H0"'jd $k&v
juB.
(1) {c3FJ5: Gu$J;bXVj  (2) (3) 图6:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤5)示意图 )ddJ\: 6) 将平面与矩形光栅界面距离设置为0,矩形光栅界面(光栅一)与转变点列界面(光栅二和三)之间的距离设置为800 nm,并将堆栈周期(Stack Period)设置为2 μm,如下图所示: J2x}@p Zx{ Sxv"
图7:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤6)示意图 V0>[bzI 7) 设置光学界面后的介质类型(Subsequent Medium),点击 ,进入材料库,分别将Cr和TiO2介质分别用于矩形光栅界面(光栅一)和转变点列光栅界面(光栅二和光栅三)之后,设置方法如下图。 w]qM
n;:.UGl9.
(1) y{3+Un  (2) 图8:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤7)示意图 <h9nt4F 8) 在堆栈界面观察组合光栅的剖面图以及点击 观察其3D视图 7NT}
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(1)组合光栅剖面图 .GJbrz  (2)组合光栅3D视图 图9:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤8)示意图 9) 传输子窗口(Propagation)/传输方法标签(Propagation Methods)中选择傅里叶模态法(Fourier Modal Method)作为元件传输方法(Component Propagation),光栅工具箱默认的传输方法是傅里叶模态法(FMM),对于特征尺寸远大于波长的光栅,可以选择薄元近似(TEA)。 WynTU? ?F]P=S:x D1-w>Y#
bK#ZY 图10:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤9)示意图 XZ.D<T" oh$"?N7n1 10) 高级设置标签(Advanced Settings),单击 ,进行如图11(1)-(3)设置,并观察折射率分布如图(4):可以看出组合光栅的形状及折射率分布。 lq53
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