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 ^HC6v;K 工具箱:光栅工具箱 7&ED>Bk 关键词:矩形光栅界面 转变点列界面 近场分析 内部场分析 !{lH* 组合光栅结构参数: ]y0Y ( 图1:光栅参数示意图 @L3XBV2
使用VirtualLab光栅工具箱进行建模 YZg#H)w%
+-!E%$ 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) Q1,sjLO-a (1)
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图2:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤1)示意图 j]BRf A
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。 JXB)'d0
=fcg4h5( 图3:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤2)示意图 :>1nkm&Eg
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。 }D#:NlMp
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(3)
图4:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤3)示意图 `6U!\D
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 `L'g<VK;
vF27+/2+R 图5:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤4)示意图 h aAY =:
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: za_b jE
Oidf\%!mvR (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。 4ijtx)SA
JusU5 e| (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)。 YZol4q|ic
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Q (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。 ORExI.<`W %O"8|ZG9{ (1)
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(3)
图6:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤5)示意图 6_j |@
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: _'=,c"
y{ur'**l 图7:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤6)示意图 JVc{vSa!rm
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。 [l23b{
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图8:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤7)示意图
RzEzNV 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 Tuln#<:
R;< q<i_l (1)组合光栅剖面图
GcBqe=/B! (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)。 WXQ@kQD
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图10:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤9)示意图 KgL!~J
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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。 5hrI#fpOR
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图11:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤10)示意图 8Y($ F2
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11) 进行近场分析: nS+Rbhs
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(2)透射场振幅分布 (3)反射场振幅分布 SI7rTJ]/
图12:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤11)示意图 \v2!5z8|
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12) 双击 ,进入光栅衍射效率分析器编辑窗口(Edit Grating Efficiency Analyzer),并做如下图设置。 Xaq;d'
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图13:使用VirtualLab光栅工具箱进行建模步骤12)示意图 QS#@xhH
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13) 点击 ,进行光栅衍射效率分析,获取各级次的效率以及总的效率,如下图:(1)极坐标表示形式;(2)不同级次所对应的角度与衍射效率图;(3)总的反射、透射效率以及吸收率。 H/,KY/>i
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