[其它]二维周期光栅结构的配置 [复制链接]

摘要  D6!+  
l=?y=2+  
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。 o^"3C1j  
'CAukk|  
1. 本案例主要说明： QpTNU.v5f  
 如何在光栅工具箱中配置二维光栅结构，通过： Y^m=_*1g5  
- 基于介质的定义类型 gsm^{jB  
- 基于表面的定义类型 B|$13dHfa  
 计算前如何改变高级选型并检查定义的结构。 o@`E.4
 
 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。 C2|2XL'l(C  
z2q5f:d8  
2. 光栅工具箱初始化 k:@Ls  
 初始化 8]MzOGB8  
- 开始→ k3.p@8@:  
光栅→ $yqq.#1  
一般光栅光路图(3D光栅) QuRg(K%:  
` +UMZc  
E0A|+P '?  
 注意：对于特殊类型的光栅，如柱状光栅，可以直接选择特定的光路图。 lR2;g:&H  
TdIFZ[<7  
3. 光栅结构配置 5Zm_^IS  
 首先，必须先定义基底的厚度与材料 4_0/]:~5  
 在VirtualLab中，光栅结构有一个所谓的堆栈进行定义 n)!_HNc9  
 堆栈可以附属在基底的一侧或两侧。 6$<o^Ha*R  
 例如，堆栈选择附属在第一表面。 )j|y.[  
ugPI1'f  
基于介质的定义类型 ko>O~@r  
(例如：柱状光栅) O36r ,/X  
1. 堆栈编辑器 B(Q.a&w45t  
 在堆栈编辑器中，可以从库中增加和插入界面和介质。 mqT0^TNPcl  
 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。 ,(W98}nB  
^&/&I9z  
|(v=1#
i  
?q}wl\"8  
 两个平面界面间的介质可以使均匀的，也可以是调制的。 JwVC?m).  
 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。、 R eu J=|F  
D % ,yA  
?JTyNg4<  
2. 柱状光栅介质 X0QS/S-+  
 在库目录“LightTrans Defined”中，在柱状介质库中可以找到铬柱。 "$cT*}br  
 这种类型的介质可以模拟柱状结构以及衬底上的销孔。 KrG6z#)Uz  
koY8=lh/  
 在本例中，由铬组成的矩形柱位于熔融石英基底上 NRF%Qd8I/2  
 在堆栈编辑器的视图中，不同的材料根据折射率(深色意味着更高)用其他颜色表示。 na:^7:I  
 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 cB=u;$k@*  
 请注意:界面的顺序总是从基板的表面开始计算。 .(]1PKW  
 选中的界面以红色高亮显示。 H{zuIN/.1  
 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。 rh&Eu qE%  
;rAW3  
可以在光学设置编辑器中更改此材料。 [F{a-i-  
kzpbs?<;  
-"K:ve(K  
 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 IqKXFORiNI  
 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。 lG#&1  
 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。 uC

S  
F+S#m3X  
3. 柱状光栅介质参数 A8(PI)Ic.  
通过以下参数定义柱状光栅： svjFy/T(lL  
!Qa7-  
 基材(凹槽的介质) \9zC?Cw  
 柱状材料(脊的材料) F<Z=%M3e  
 柱的形状(矩形或椭圆形) e-)1K  
 x方向(水平方向)柱距 e-=PT1T`  
 y方向(垂直方向)柱距
:"IH*7xp  
 行移(允许行位移) k T>}(G||  
 光栅周期在x和y方向 () ;7+  
!$#4D&T  
 根据柱栅的尺寸和距离自动计算柱栅的周期。 "0)
G|pZI  
 因此，它不能单独设置，框显示为灰色。 SJ+-H83x  
l #z`4<  
)!-'SH  
4. 高级选项&信息 0\*<k`dY  
 在传播菜单中有几个高级选项可用。 ^BTNx2VHf  
 propagation method选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 j=>Gfo  
 可以设置每个方向上考虑的总阶数或倏逝波阶数。 Bd[Gsns  
 这可能是有用的，尤其是如果考虑金属光栅。 %y+j~]^:  
$Ws2g*i  
 相反，对于电介质光栅，默认设置就足够了。 (OJ9@_fgG[  
 Advanced Settings选项卡提供关于结构分解的信息。 EA#!h'-s  
 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'7x:Uw;  
P~Owvs/=  
 此外，还提供了关于层数和转换点的信息。 boovC
W  
 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。 zZiVBUmE<  
 定义的柱栅分解预览(俯视图)。 h9nCSj  
 •VirtualLab建议将其离散化为2层(1层表示基底)。 ! NEq|Y  
OAOmd 4  
H`@7o8oj1  
基于界面的定义类型 $,42h  
(例如：截锥光栅) t]%R4ymV  
1. 堆栈编辑器 -bfd><bs  
GefgOlg5"  
2. 截锥光栅 q)zvePO#  
 在本例中，使用了“截锥光栅界面”。 QNEaj\  
 这种类型的界面可以模拟圆形的高透射结构。 kICYPy  
 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。 b6BIDuRb  
p?nVPTh  
 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。 Q
Ll44*@  
 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 ,1L^#?Q~  
 请注意:界面的顺序总是从基底的表面开始计算。 J1t?Qj;f3
 
 选中的界面以红色高亮显示。 H/f= 2b  
 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。 -E"o)1Pj6C  
 这种材料可以在光学设置编辑器中更改。 li^E$9oWC  

w2GY,,R  
 此外，锥体的材料会自动从界面之后的材料中取出。 H
jD= .Q  
 在本例中，这意味着使用基底(基块)的材料。 q1Mk_(4oJ  
 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。 (qdk &  
 然后根据需要选择截锥与平面界面之间的材料。 PeaD]  
 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 5S bSz!s`$  
 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。