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infotek 2026-02-04 08:01

构造二维周期性光栅结构

复杂光栅结构被广泛应用于光谱仪、近眼显示系统等领域。VirtualLab Fusion 软件用傅立叶模态法(FMM,或者RCWA)一种简易的仿真方法来严格分析任意的光栅结构。使用图形用户界面,可以设置堆栈的几何图形,从而生成复杂的光栅结构。 此例程主要用于构建具有二维周期性特征的光栅。
• 光栅工具箱中构建二维光栅的方法 − 基于介质定义的类型 − 基于界面定义的类型 s I0:<6W  
• 计算之前修改高级选项和检查定义的结构的方法。 XrXW6s ;Z  
• 提示:在VirtualLab软件中的光栅结构中,表现为二维周期性的被称作 三维光栅。同样的,层状光栅(一维周期性)被称作二维光栅。 qJ~fEX  
SoFl]^l  
初始化光栅工具箱 CLuQ=-[|  
• 初始化 +'VYqu/  
− 开始菜单栏 (Start) F0kAQgUv  
光栅菜单栏(Grating)  LXth-j=]  
通用光栅光路图(三维光栅) General Grating Light Path   Diagram(3D Gratings) w xa MdA  
• 提示:对于特殊类型的光栅,例如柱形光栅, L{XW2c$h  
可以在光栅工具箱中直接点击柱形光栅光路 +KTHZpp!c2  
图(三维光栅)(Pillar Grating Light rzvKvGd#N  
Path Diagram(3D Gratings)) _1YC9}  
4`o<e)c3  
设置光栅结构 Le/}xST@  
iMV=R2t 2  
• 首先,需要定义基底(Base Block)的厚度和介质。 D '% O<.m  
• VirtualLab中光栅结构在堆栈(stack) 中定义。 7^d7:1M  
• 可以在基底的前表面、后表面或者前后表面同时添加堆栈(stack)。
CZ{7?:^f  
• 例如,图中在前表面添加了堆栈(stack)。
|v 1* [(  
基于材料定义光栅的类型(例程: 柱形光栅) ,.|/B^jV  
堆栈编辑器 rz%^l1@-  
:FmH=pI!=  
6 =G=4{q  
在堆栈编辑器(Stack Editor)中,界面和材料可以从中目录(catalog) 中添加。 aej'cbO  
• 为了用一种特殊的介质定义光栅,需要添加两个平面界面,作为介质的边界。
<q I!Dj{  
P%!=Rj^2m  
两个平面之间的介质类型可以是均匀介质(homogenous)或者调制介质(modulated)。 N9rAosO*  
• 使用调制介质,就可以非常有效地描述复杂光栅结构,如柱形光栅。
柱形光栅介质 8NJT:6Q7l  
qN Ut&#  
kN#3HI]8  
• 在目录类别中LightTrans预设(LightTrans Defined)下柱形介质类(pillar media)中可以添加铬柱(Chromium Pillars)。 q_9 tbZ;  
• 这种介质可以仿真柱形结构或者在基底表面打孔的结构。 zW)Wt.svP  
• 此例程中,矩形排布的金属铬圆柱位于熔融石英基底表面。 8 tIy"5  
• 在堆栈编辑器的视图中,不同材料根据折射率的高低表示为不同深浅的颜色 jmP;(j.|  
(颜色越深,折射率越高)。 *{\))Zmhd  
• 注意:堆栈编辑器固定显示x-z平面的横截面视图。
v?%vB#A^  
[r'A8!/|[  
• 请注意:界面添加的顺序固定由基底表面开始算起。 Oi-%6&}J  
• 选中的界面会以红色突出显示。 Qam48XZ >  
• 此外,无法在此处定义光栅前面的介质(指 (qz)3Fa  
最后一个界面后的介质)。它会自动从光栅部件前面的材料中提取。 VC% .u.< F  
• 可以在光学参数设置编辑器(Optical Setup Editor)中更改这处材料。
>6)|># Wi  
TgHUH>k  
• 堆栈周期(Stack Period)可以控制整个结构的周期。 $~%h4  
• 对于二维周期性光栅,必须在x和y方向分别定义周期。 L1y71+iqU  
• 该周期也是FMM算法的周期边界条件。 "{Y6.)x  
• 对于简单的光栅结构,建议选择与介质周期一致 (Dependent from the Period of Medium) 选项,并选择合适的周期性介质的序号。
~CdW: t  
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