| infotek |
2020-08-10 09:21 |
二维周期光栅结构的配置
摘要 U<j5s\Y, \jC) ;mk 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。 c u/"=]D
&BPYlfB1 1. 本案例主要说明: W[&nQW$E 如何在光栅工具箱中配置二维光栅结构,通过: C7%R2>}?f - 基于介质的定义类型 ly%^\jW - 基于表面的定义类型 o,rF 15 计算前如何改变高级选型并检查定义的结构。 5T;LWS 注意:在VirtualLab中,具有二维周期性的光栅结构称作3D光栅。因此,层状光栅(一维光栅)被称为2D光栅。 w0BphK[ 0>|q[SC 2. 光栅工具箱初始化 qd0G sr}j 初始化 %%NoXW - 开始→ X/4CXtX^ 光栅→ JG!B3^qB 一般光栅光路图(3D光栅) %ztZ#h~g R{@saa5I(>
7:UeE~uB: 注意:对于特殊类型的光栅,如柱状光栅,可以直接选择特定的光路图。 Ub3$ ` `PUqz& 3. 光栅结构配置 xv]z>4@z, 首先,必须先定义基底的厚度与材料 NljpkeX' 在VirtualLab中,光栅结构有一个所谓的堆栈进行定义 *Dp&;, b 堆栈可以附属在基底的一侧或两侧。 E'WXi!>7p 例如,堆栈选择附属在第一表面。 m^ xTV-#l@
|nQfgl=V 基于介质的定义类型 v<1@"9EH (例如:柱状光栅) )U\i7[k> 1. 堆栈编辑器 P#A,(Bke3 在堆栈编辑器中,可以从库中增加和插入界面和介质。 +p\E%<uQ 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。 tb&?BCp 7\UHADr
6{+yAsI [(n5-#1S 两个平面界面间的介质可以使均匀的,也可以是调制的。 :qo[@ 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。、 Mk*4J]PP
o9xc$hX} FF8jW1 2. 柱状光栅介质 Vl^x_gs#_] 在库目录“LightTrans Defined”中,在柱状介质库中可以找到铬柱。 uc,>VzdB 这种类型的介质可以模拟柱状结构以及衬底上的销孔。 2* g2UP
dy6zrgxygP 在本例中,由铬组成的矩形柱位于熔融石英基底上 Q`bXsH 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。 IOFXkpKR 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 08ZvRy(Je< 请注意:界面的顺序总是从基板的表面开始计算。 $oW=N 选中的界面以红色高亮显示。 /g u
VA 此外,这里不能定义光栅前面的介质(后一个界面后面)。它是自动从光栅元件前面的材料中取出的。 I"x'
(XOz_K6c%K 可以在光学设置编辑器中更改此材料。 nFni1cCD
hlVC+%8
?w/p 9j# 堆栈周期允许控制整个配置的周期。 1:eWZ]B5" 对于具有二维周期性的光栅,周期必须在x和y方向上定义。 R,T 0!f 该周期也用于FMM算法的周期性边界条件。对于简单的光栅结构,建议从介质周期中选择“相关的”(Dependent)选项,并选择适当的周期介质指数。 CAc]SxLh
X0j\nXk 3. 柱状光栅介质参数 x)?V{YAL 通过以下参数定义柱状光栅: 0s`6d;
gNr4oOR{ 基材(凹槽的介质)
7T[L5-g 柱状材料(脊的材料) /[6wm1?! 柱的形状(矩形或椭圆形) wQ(DX! x方向(水平方向)柱距 A6szTX#0 y方向(垂直方向)柱距 7Ydqg& 行移(允许行位移) Yh]a4l0 光栅周期在x和y方向 *c#DB{N
nWelM2 根据柱栅的尺寸和距离自动计算柱栅的周期。 (B\Kb4m 因此,它不能单独设置,框显示为灰色。 %#%YU|4R
<w&'E6mU !o|
ex+z; 4. 高级选项&信息 kYS#P(1 在传播菜单中有几个高级选项可用。 >0kL9_9{ propagation method选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 j &[lDlI_ 可以设置每个方向上考虑的总阶数或倏逝波阶数。 ~/4j&IG 这可能是有用的,尤其是如果考虑金属光栅。 u9;3Xn8
O#tmB?n* 相反,对于电介质光栅,默认设置就足够了。 a3A-N] ;f Advanced Settings选项卡提供关于结构分解的信息。 i.9}bw
9u@ 层分解和过渡点分解设置可用于调整结构的离散性。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 Gad&3M0r
Tx?s?DwC 此外,还提供了关于层数和转换点的信息。 tQj=m_ 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 ft8 定义的柱栅分解预览(俯视图)。 ]@SEOc@ j •VirtualLab建议将其离散化为2层(1层表示基底)。 U-?r>K2
'1!%yKc0
G}
[$M"} 基于界面的定义类型 lxTqGwx (例如:截锥光栅) >CCy2W^W 1. 堆栈编辑器
mC]Krnx
_u-tRHh|A 2. 截锥光栅 j.Y!E<e4] 在本例中,使用了“截锥光栅界面”。 >Dv=lgPF 这种类型的界面可以模拟圆形的高透射结构。 2aivc,m{r 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。 !OV+2suu1
$xvwnbq#y 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。 o)\EfPT 注意:堆栈编辑器总是提供x-z平面的横断面视图。 "`K73M,c?9 请注意:界面的顺序总是从基底的表面开始计算。 B%Oi1bO 选中的界面以红色高亮显示。 5'Mw{` 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。 aS3-A4 这种材料可以在光学设置编辑器中更改。 <O9WCl
bN*zx)f 此外,锥体的材料会自动从界面之后的材料中取出。 mznE Cy 在本例中,这意味着使用基底(基块)的材料。 o)
eW5s,6 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。 Xa8_kv_ 然后根据需要选择截锥与平面界面之间的材料。 v]drDVJ
堆栈周期允许控制整个配置的周期。 K(mzt[n( 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。 Ejf>QIB 该周期也用于FMM算法的周期性边界条件。 ohXbA9&(x 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。 k< | |