[其它]二维周期光栅结构的配置 [复制链接]

摘要 V,vc_d?,_o  
djfU:$!j&  
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。 >x*)GPDa  
Zt_r9xs>  
1. 本案例主要说明： `H"vR:~{  
 如何在光栅工具箱中配置二维光栅结构，通过： v1h.pbz`w  
- 基于介质的定义类型 8+ hhdy*b  
- 基于表面的定义类型 T6X}Ws"  
 计算前如何改变高级选型并检查定义的结构。 ']h IfOD"r  
 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。 TA|s@T{  
ki#bPgT  
2. 光栅工具箱初始化 (2tH"I  
 初始化 h\FwgkJP  
- 开始→ /=@e &e  
光栅→ MO TE/JG  
一般光栅光路图(3D光栅) CbQ4
Y  

UBIIo'u  
D7gHE  
 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。 Z vRxi&Z{?  
Bq;1^gtpe  
3. 光栅结构配置 d#8e~  
 首先，必须先定义基底的厚度与材料 O+b6lg)q  
 在VirtualLab中，光栅结构有一个所谓的堆栈进行定义 7O$ &  
 堆栈可以附属在基底的一侧或两侧。 @h9K  
 例如，堆栈选择附属在第一表面。 2lo:a{}j  
]=Pu\eE  
基于介质的定义类型 wV>c" J  
(例如：柱状光栅) ]Zk}ZG>6  
1. 堆栈编辑器 Sc{Tq\t;%  
 在堆栈编辑器中，可以从库中增加和插入界面和介质。 h7*O.Opm=  
 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。 "&<~UiI  
G1[(F`t>  
y;QQ| =,  
cJ/4Gl  
 两个平面界面间的介质可以使均匀的，也可以是调制的。 /B[}I}X  
 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。、 ST% T =_q  
xl,ryc3J  
. pP7"E4]  
2. 柱状光栅介质 | k}e&Q_/G  
 在库目录“LightTrans Defined”中，在柱状介质库中可以找到铬柱。 !-,Ww[G>  
 这种类型的介质可以模拟柱状结构以及衬底上的销孔。 #9,=Owup  
D2]ZMDL.  
 在本例中，由铬组成的矩形柱位于熔融石英基底上 vpV$$=Qwp  
 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。 ?;RD u[eD  
 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 =f `=@]  
 请注意:界面的顺序总是从基板的表面开始计算。 N iISJWk6'  
 选中的界面以红色高亮显示。 $Elkhe]O %  
 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。 gwq`_/d}  
`I#`:hj  
可以在光学设置编辑器中更改此材料。 bRsc-Fz6  
`x2,;h!:)N  
/ao<A\KR  
 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 ](nH{aY!  
 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。 x?=B\8m  
 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。 ONfyYM?  
4m\([EO  
3. 柱状光栅介质参数 {$|/|*  
通过以下参数定义柱状光栅： #D0W7a  
`)2[ST  
 基材(凹槽的介质) ll2Vk*xs  
 柱状材料(脊的材料) h1c{?x
H2r  
 柱的形状(矩形或椭圆形) A_i zSzC1  
 x方向(水平方向)柱距 hLo>R'@uN  
 y方向(垂直方向)柱距 /tzlbI]z  
 行移(允许行位移) uQ^hV%|"  
 光栅周期在x和y方向 gi1j/j7  
lvPpCAXY  
 根据柱栅的尺寸和距离自动计算柱栅的周期。 B/G3T u uG  
 因此，它不能单独设置，框显示为灰色。 Bj8<@~bX:L  

gCL{Cw  
vnZ4(  
4. 高级选项&信息 C]Q>*=r  
 在传播菜单中有几个高级选项可用。 PT05DH  
 propagation method选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 ZMJ3NN]F  
 可以设置每个方向上考虑的总阶数或倏逝波阶数。 o X@nP?\  
 这可能是有用的，尤其是如果考虑金属光栅。 <5k&)EoT  
UO1$UF! QC  
 相反，对于电介质光栅，默认设置就足够了。 I{EIHD<  
 Advanced Settings选项卡提供关于结构分解的信息。 Pt(tRHB  
 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。 yfC2^#9 Zu  
bM5CDzH(#X  
 此外，还提供了关于层数和转换点的信息。 W}Zb~[,  
 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。 NnP.k7m)  
 定义的柱栅分解预览(俯视图)。 C/  
 •VirtualLab建议将其离散化为2层(1层表示基底)。 2m_H*1HJ  
71*>L}H  
.aJ%am/:%  
基于界面的定义类型 =E1tgrW  
(例如：截锥光栅) p7$3`t6u  
1. 堆栈编辑器 *W%'Di  
b*`fLrqV.  
2. 截锥光栅 !?6.!2  
 在本例中，使用了“截锥光栅界面”。 W8VO)3nmD  
 这种类型的界面可以模拟圆形的高透射结构。 ?R282l  
 在本例中，锥体是由位于同一材料基体上的熔融二氧化硅制成的。 ET3,9+Gj  
2^J/6R$  
 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。 d=F)y~&'  
 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 :v#8O~
  
 请注意:界面的顺序总是从基底的表面开始计算。 [WYJrk.  
 选中的界面以红色高亮显示。 wR(ttwxK3  
 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。 j C9<hLt  
 这种材料可以在光学设置编辑器中更改。 nSS}%&a:LX  
?;fv!'?%  
 此外，锥体的材料会自动从界面之后的材料中取出。 %; qY'+  
 在本例中，这意味着使用基底(基块)的材料。 soDfi-2o3  
 如果光栅结构是由不同的材料制成的，则必须添加额外的平面界面，以便将光栅结构与底座分离。 qhnapZJ  
 然后根据需要选择截锥与平面界面之间的材料。 [?|5oaK  
 堆栈周期允许控制整个配置的周期。
0S_Ra+e  
 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。