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2023-12-14 08:08 |
二维周期光栅结构的配置
摘要 *I0-O*Xr v^7LctcVm 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。 Ep4Hqx $ [attachment=123855] +EM_TTf4 1. 本案例主要说明: nPgeLG"00 如何在光栅工具箱中配置二维光栅结构,通过: :g\rQazxO - 基于介质的定义类型 ,xT?mt}P - 基于表面的定义类型 P0-Fc@&Y 计算前如何改变高级选型并检查定义的结构。 :ECi+DxBK 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。 Zf>^4_x3P @i3bgx>_o 2. 光栅工具箱初始化 io3yLIy, 初始化 5Y3i|cj - 开始→ WWZ9._ 光栅→ 2qO3XI 一般光栅光路图(3D光栅) U\?g* Bz`yfl2 [attachment=123856] /+3a n9h 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。 1SV^ ){5I <[/%{sUNC 3. 光栅结构配置 }p9F#gr 首先,必须先定义基底的厚度与材料 J%]D%2vnk` 在VirtualLab中,光栅结构有一个所谓的堆栈进行定义 'iLH `WE 堆栈可以附属在基底的一侧或两侧。 d'9:$!oz 例如,堆栈选择附属在第一表面。 9(!]NNf! [attachment=123857] il:nXpM! 基于介质的定义类型 2n`Lg4=
(例如:柱状光栅) Sb:T*N0gS 1. 堆栈编辑器 0X(]7b&~R 在堆栈编辑器中,可以从库中增加和插入界面和介质。 bxXiQa 为了以特殊材料定义光栅,必须添加两个平面界面作为边界。 XO
F1c3'H kDz>r#% [attachment=123858] *V;3~x! Q:|w%L*E
两个平面界面间的介质可以使均匀的,也可以是调制的。 K$REZe 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。、 s-VSH [attachment=123859] mi2o1"Jd$` ~-F?Mc 2. 柱状光栅介质 ~L+]n0* 在库目录“LightTrans Defined”中,在柱状介质库中可以找到铬柱。 e^$j5jV 这种类型的介质可以模拟柱状结构以及衬底上的销孔。 7XyOB+aQO [attachment=123860] cUDg M 在本例中,由铬组成的矩形柱位于熔融石英基底上 aP>37s 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。 rFL$QC2 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 (w2=
2$ 请注意:界面的顺序总是从基板的表面开始计算。 9''p[V.3 选中的界面以红色高亮显示。 2#_38=K=@ 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。 qA/bg [attachment=123861] #cwCocw 可以在光学设置编辑器中更改此材料。 u=qPzmywt twk&-:' [attachment=123862] $~'Tf>e 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 i!MwBYk 对于具有二维周期性的光栅,周期必须在x和y方向上定义。 Eb.;^=x 该周期也用于FMM算法的周期性边界条件。对于简单的光栅结构,建议从介质周期中选择“相关的”(Dependent)选项,并选择适当的周期介质指数。 xT F=Y_ [attachment=123863] :nQp.N*p 3. 柱状光栅介质参数 4^!4eyQ^ 通过以下参数定义柱状光栅: Kv+Bfh [attachment=123864] '0+$ m= 基材(凹槽的介质) vg8O]
YF 柱状材料(脊的材料) %3a|<6 柱的形状(矩形或椭圆形) |tG+iF@4 x方向(水平方向)柱距 v29G:YQe y方向(垂直方向)柱距 Uk-HP\C"7 行移(允许行位移) @%@zH%b 光栅周期在x和y方向 te2
Iu%5 z [attachment=123865] \].J-^= 根据柱栅的尺寸和距离自动计算柱栅的周期。 TV{)n'aA 因此,它不能单独设置,框显示为灰色。 C;sgK [attachment=123866] =wA5P@ ?TuI:dC 4. 高级选项&信息 {~GR8
U 在传播菜单中有几个高级选项可用。 Ob(leL>ow propagation method选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 } 21j 可以设置每个方向上考虑的总阶数或倏逝波阶数。 |ft:|/^F& 这可能是有用的,尤其是如果考虑金属光栅。 o1YU_k<# [attachment=123867] |@`"F5@, 相反,对于电介质光栅,默认设置就足够了。 !O\X+#j Advanced Settings选项卡提供关于结构分解的信息。 t]TyXAr~ 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。 pVOI5>f\ [attachment=123868] /Antb6E 此外,还提供了关于层数和转换点的信息。 b]`^KTYK 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。 zeTszT) 定义的柱栅分解预览(俯视图)。 m,NMTyJoz •VirtualLab建议将其离散化为2层(1层表示基底)。 VBx,iuaw `)tK^[,<W [attachment=123869] _
+KmNfR 基于界面的定义类型 >}F? <JB (例如:截锥光栅) yH(V&T | |