[其它]二维周期光栅结构的配置 [复制链接]

摘要 P87qUC  
q.PXO3T  
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。 Y--Uo|
H  
w~VqdB  
1. 本案例主要说明： L
@6T~
 
 如何在光栅工具箱中配置二维光栅结构，通过： c(0Ez@  
- 基于介质的定义类型 wGnFDkCNz  
- 基于表面的定义类型 "_e/O&-cH  
 计算前如何改变高级选型并检查定义的结构。 z=VL|Du1OT  
 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。 !,>9?(  
<US!XMrCg  
2. 光栅工具箱初始化 X3rvM8  
 初始化 6w^Fee`>]  
- 开始→ W>`#`u  
光栅→ 1fb!sbGD.k  
一般光栅光路图(3D光栅) /<oBgFMoJ  
CT#N9  
*7 >K"j  
 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。 > v ]-B"Y  
lDhuL;9e  
3. 光栅结构配置 *|k/lI  
 首先，必须先定义基底的厚度与材料 Y/< ],1U  
 在VirtualLab中，光栅结构有一个所谓的堆栈进行定义 HCKj8-*  
 堆栈可以附属在基底的一侧或两侧。 &sJ%ur+G  
 例如，堆栈选择附属在第一表面。 a,*~wmg  
2u'h,on?  
基于介质的定义类型 p*]nCUs}n  
(例如：柱状光栅) +46?+kKt  
1. 堆栈编辑器 C\p _  
 在堆栈编辑器中，可以从库中增加和插入界面和介质。 Ndr4e?Xa,  
 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。 B":u5_B  
8?
&u5  
Smlf9h&  
Lj03Mx.2S  
 两个平面界面间的介质可以使均匀的，也可以是调制的。 Se-n#  
 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。、 ;p'Ej'E  
h ?%]uFJC  
. 'rC'FT  
2. 柱状光栅介质 Gfn?1Kt{  
 在库目录“LightTrans Defined”中，在柱状介质库中可以找到铬柱。 4I^8f||b_  
 这种类型的介质可以模拟柱状结构以及衬底上的销孔。 L5yv}:.U  
|cUBS)
[)X  
 在本例中，由铬组成的矩形柱位于熔融石英基底上 )X-/0G=N-  
 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。 YE\s<$  
 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 vL"[7'  
 请注意:界面的顺序总是从基板的表面开始计算。 &%4*~;o  
 选中的界面以红色高亮显示。 gnN"pa!&~  
 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。 s0
x;<si_  
Bys_8x}  
可以在光学设置编辑器中更改此材料。 l TRQ/B  
Qcf5*]V  
!q_fcd^c
 
 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 1#<KZN =$  
 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。 Z,jK(7D(  
 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。 4w5mn6MxR  
{
Jj vF  
3. 柱状光栅介质参数 c
oQ>CbHg  
通过以下参数定义柱状光栅： K-b'jP\  
9!sR}  
 基材(凹槽的介质)  rVo?I  
 柱状材料(脊的材料) z(&~O;;N#  
 柱的形状(矩形或椭圆形) }\Mmp+<  
 x方向(水平方向)柱距 v}AVIdR  
 y方向(垂直方向)柱距 \6U$kMGde  
 行移(允许行位移) S
*-/#j  
 光栅周期在x和y方向 !Yan}{A,  
e2PM^1{_  
 根据柱栅的尺寸和距离自动计算柱栅的周期。 _7LZ\V+MLW  
 因此，它不能单独设置，框显示为灰色。 Mli`[8@(  
<>FpvdB  
>C|i^4ppI  
4. 高级选项&信息 $m-rn'Q  
 在传播菜单中有几个高级选项可用。  1ZF>e`t8  
 propagation method选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 T[YGQT|B  
 可以设置每个方向上考虑的总阶数或倏逝波阶数。 }}'0r2S  
 这可能是有用的，尤其是如果考虑金属光栅。 mt(2HBNoz  
qJZ5w}  
 相反，对于电介质光栅，默认设置就足够了。 )6 _+  
 Advanced Settings选项卡提供关于结构分解的信息。 T1Q c?5K^  
 层分解和过渡点分解设置可用于调整结构的离散性。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 M@/Hd0$  
dNL<O  
 此外，还提供了关于层数和转换点的信息。 3M[b)At V.  
 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。 eJ23$VM+9  
 定义的柱栅分解预览(俯视图)。 _v9P0W^.7  
 •VirtualLab建议将其离散化为2层(1层表示基底)。 igD,|YSK`z  
XeT{y]lkd  
Z/S7ei@56  
基于界面的定义类型 \%FEQa0u  
(例如：截锥光栅) voHFU#Z$  
1. 堆栈编辑器 jo_wBJKE  
_s_%}8
o  
2. 截锥光栅 (haYY]W\  
 在本例中，使用了“截锥光栅界面”。 RvPC7,vh  
 这种类型的界面可以模拟圆形的高透射结构。 mw*BaDN@Q  
 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。 =R
<X!@  
^<}eONa  
 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。 ,'m<YTF  
 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 5fdB<& 9  
 请注意:界面的顺序总是从基底的表面开始计算。 u#l@:p  
 选中的界面以红色高亮显示。 ~X`_g/5X  
 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。 I,@f*o  
 这种材料可以在光学设置编辑器中更改。 1eZ759PoO  
pUz;e#J|  
 此外，锥体的材料会自动从界面之后的材料中取出。 jxU z-U-  
 在本例中，这意味着使用基底(基块)的材料。 |9F^"7Q~C  
 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。 !A\Qwg>  
 然后根据需要选择截锥与平面界面之间的材料。 [Ie;Jd>gG  
 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 Z7X_U`Q  
 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。