摘要
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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。 s%/x3anz=
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系统内光栅建模 E(p#Je|@[
在一般光路中，光栅元件可以插入到系统的任何位置。 nAT ,y9&
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。 nmWo:ox4;(
光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 g 5@ P
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附着光栅堆栈 y}*J_7-
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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)。 k; (r:k^
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。 khQ@DwO*\=
参考面可以在三维系统视图中可视化，以帮助排列光栅。 { g7~e {2
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)。 t$EL3U/(
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堆栈的方向 P<C=9@`!
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堆栈的方向可以用两种方式指定： $i|d =D&t
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它既可以应用在表面的正面，也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 bR'UhPs-8;
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请注意，如果堆栈位于正面，堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系，需要在定义高度轮廓时加以考虑。 V {C{ y5
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基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 MG:eI?G/'
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作为一种惯例，往往忽略基底的影响，例如衍射效率的计算。 Ny5$IIF e
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。 NiB ly
平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 ?p& ( Af)
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高级选项和信息 9?tG?b0
在求解器菜单中有几个高级选项可用。 9 GtVcucN
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。 x(7Q5Uk\
既可以设置考虑的总级次数，也可以设置倏逝级次数。 V.}3d,Em%]
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。 KD`*[.tT
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结构分解 dLbSvK<(I
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结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 9>r@wK' Pn
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。 5S
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此外，还提供了有关层数和转换点数的信息。 g4 ^3H3Pd
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。 0y`r.)G
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光栅级次通道选择 ]([^(&2
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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。 >';UF;\5]Q
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。 c@Xb6 z_>
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)。 [Om,Q<
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光栅的角度响应 `r]C%Y4?
在VirtualLab Fusion中，光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 t" ?)x&dS
对于给定的光栅，其衍射行为与输入场有关。 6 IRa$h>H
不同波长/偏振态下的衍射效率不同，不同入射角度下的衍射效率也不同。 y\_k8RqE^
为了解决角度相关的衍射行为，可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 k D}vK+
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例：谐振波导光栅的角响应 NUFW
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谐振波导光栅的角响应 ;tC$O~X
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