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摘要 :KmnwYm ]d67 HOyK 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。 _aeIK 1 |
0iYo&q'n lZAXDxhnT 系统内光栅建模 Rh}}8 sv 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 0~~yYo& 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。 Rk,'ujc 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 2HUw^ *3 Ul_5"3ze
{E; bT|3z ,,SV@y; 附着光栅堆栈 V408uy-M MaPOmS8? 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)。 - "NK"nb 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。 @U3:9~Q 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 E!'6vDVC: 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)。 ^@3,/dH1 t b'``0OB ) |
C^.[) h@E7wp1'~ 堆栈的方向 (dfC}x(3h iC3C~?,7 堆栈的方向可以用两种方式指定: JK`$/l|7 uu9IUqEq2 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)。 l?QA;9_R' tLi91)oG 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。 Gx
%=&O #dKy{Q3he &|j0GP& $ay!'MK0d 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角
`Xz!apA C1'y6{,@ 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 6DU~6c=) 然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 *|<T@BXn 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 /vq$/ |p!($
D Qz+t Vpne-PW 高级选项和信息 "={* 0P 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 PtYG%/s 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。 pHuR_U5*? 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 }K8e(i6z 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。 HCsd$M;Hbv y>.t[*zT
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3 D Ml$<x"Q 结构分解 z3]W # ?m5EXe 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 7*j!ZUzp 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。 63 'X#S 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 7UY4* j|[C 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。 ^D5Jqh)
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#M{qMJHDo VP>*J`'H 光栅级次通道选择 ,cL;,YN )l$}plT4 可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 (:qc[,m 并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 =w}JAEE|(i 光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 ,,BP}f+l$ 6F!B*lr
9Q^cE\j l_/(J)|a 光栅的角度响应 ^P^%Q)QXl 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 @J&korU 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 C+uW]]~I) 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。 t))MZw&@ 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。 m0As t<u PWyf3
`:Gzjngc \7i_2|w 例:谐振波导光栅的角响应 tH)jEY9 Jn^b}bk t
GkX Se)#p C&>*~ 谐振波导光栅的角响应 Bp_R"DS7A k`Ifl)
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