摘要
*s=jKV# Wi;w u* 光栅是
光学中最常用的衍射元件之一。如今，它们经常被用于复杂的
系统中，并与其他元件一起工作。在这种情况下，非常需要将光栅不仅仅是作为孤立的元件来
模拟，而是与系统的其余部分结合，以评估整个系统性能。VirtualLab Fusion提供了一个独特的光栅元件，允许在光路中轻松地包含各种不同形状的光栅，无论是一维周期光栅(层状)，二维周期光栅，或体(布拉格)光栅。本用例介绍了该元件的功能，包括光栅级次的设置和堆栈的定位。
~ShoU
m[ DJWm7 t 
s t7\k]J\ f0^;*Y 系统内光栅建模
'R-Ly^:Qd 在一般光路中，光栅元件可以插入到系统的任何位置。
E \p Qh 这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模，并因此评估整个系统的性能成为可能，同时考虑光栅的可能影响。
# 1,"^k^ 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。
1')_^] 8D
H~~by 
(u_?#PjX \]:}lVtxS 附着光栅堆栈
e7O9q8b ;nSOe AF)Q 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。
"r+ v^ 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示；
仿真中不考虑孔径效应。
d O})#50f 参考面可以在三维系统视图中可视化，以帮助排列光栅。
W5)R{w0`GD 所应用的光栅
结构可以是一维周期(层状)，也可以是二维周期(交叉光栅)。
Bd++G'F Z " e-RV
s^& Oh*SP* l* ap$1' 堆栈的方向
tz^2?wO nO\c4#ce 堆栈的方向可以用两种方式指定：
<<SUIY@X $~;h}I 它既可以应用在表面的正面，也可以应用在背面(在固体标签中定义)。
NMy+=GZu^ Xn%t y@8 请注意，如果堆栈位于正面，堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系，需要在定义高度轮廓时加以考虑。
ELvP<Ny} }G/#Nb) 
& s{" Vc9]
/N8 >> g 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角
~K 2.T7= :lfUVa{HN 作为一种惯例，往往忽略基底的影响，例如衍射效率的计算。
RE<s$B$[ 然而，任何实际的光栅结构必须建立在基底上，因此，我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。
o5(~nQ 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。
W5SCm(QS5 *+UgrsRk 
zbL8
pp Lw1aG;5 高级选项和信息
m~f J_ 在求解器菜单中有几个高级选项可用。
>WZ_) `R 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”，也被称为RCWA，“严格耦合波分析”)算法的精度设置。
(DnrJ.QU}t 既可以设置考虑的总级次数，也可以设置倏逝级次数。
yQ03&{# 如果考虑金属光栅，这可能是有用的。相反，对于介质光栅，默认设置就足够了。
x
&
ZW
f? sX
c|++ 
uE=pq<
_!ITCkBj 结构分解
lP;X=X> n5U-D0/Q 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。
[-p?gyl 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。
>D5WAQ>b 此外，还提供了有关层数和转换点数的信息。
'
X9D( ?O 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。
L60Sc s#*
D Y 
n7 p,{ KSQ }~O`(mnD}K 光栅级次通道选择
u Lq%Nu h?- *SLT 可以定义具体的透射和反射级次，以供模拟中考虑。在表面被从背面
照明的情况下，也可以有不同的级次。
0Q{^ BgW 并不总是需要考虑所有的衍射级，我们建议只使用那些感兴趣的，以确保更有效的模拟。
*RllKP Y) 光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。
N3m~nEj LcW:vV|'K 
Tya[6b!8 >"|"Gy ( 光栅的角度响应
U?e.)G 在VirtualLab Fusion中，光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。
DlF6tcoI 对于给定的光栅，其衍射行为与输入场有关。
HxnW M\ p 不同波长/偏振态下的衍射效率不同，不同入射角度下的衍射效率也不同。
.Gcs/PN 为了解决角度相关的衍射行为，可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。
9NEL[J| -VafN 
g5[r!XO + \s&v! 例：谐振波导光栅的角响应
2S@aG%-) &fRZaq'2R 
tg"NWp6 g&?RQ 谐振波导光栅的角响应
P/Zp3O H py%_XL=w, 
