摘要
光柵是光學(xué)中最常用的衍射元件之一。如今,它們經(jīng)常被用于復(fù)雜的系統(tǒng)中,并與其他元件一起工作。在這種情況下,非常需要將光柵不僅僅是作為孤立的元件來模擬,而是與系統(tǒng)的其余部分結(jié)合,以評估整個系統(tǒng)性能。VirtualLab Fusion提供了一個獨(dú)特的光柵元件,允許在光路中輕松地包含各種不同形狀的光柵,無論是一維周期光柵(層狀),二維周期光柵,或體(布拉格)光柵。本用例介紹了該元件的功能,包括光柵級次的設(shè)置和堆棧的定位。
系統(tǒng)內(nèi)光柵建模
在一般光路中,光柵元件可以插入到系統(tǒng)的任何位置。
這使得在一個復(fù)雜的系統(tǒng)中對光柵進(jìn)行建模,并因此評估整個系統(tǒng)的性能成為可能,同時考慮光柵的可能影響。
光柵元件可以通過元件 > 單個表面&堆棧 > 光柵找到。
附著光柵堆棧
為了描述系統(tǒng)內(nèi)的光柵,光柵堆?偸歉街谝粋虛擬參考面上(僅平面)。
元件的大小僅用于在3D光線追跡視圖中顯示;仿真中不考慮孔徑效應(yīng)。
參考面可以在三維系統(tǒng)視圖中可視化,以幫助排列光柵。
所應(yīng)用的光柵結(jié)構(gòu)可以是一維周期(層狀),也可以是二維周期(交叉光柵)。
堆棧的方向
堆棧的方向可以用兩種方式指定:
它既可以應(yīng)用在表面的正面,也可以應(yīng)用在背面(在固體標(biāo)簽中定義)。
請注意,如果堆棧位于正面,堆棧將繞Z軸旋轉(zhuǎn)180°。這會影響堆棧的內(nèi)部坐標(biāo)系,需要在定義高度輪廓時加以考慮。
基底的處理、菲涅耳損耗和衍射角
作為一種慣例,往往忽略基底的影響,例如衍射效率的計算。
然而,任何實際的光柵結(jié)構(gòu)必須建立在基底上,因此,我們使用一個平面元件和中間的自由空間延伸對其進(jìn)行建模。
平面的建模包括菲涅耳效應(yīng)(S矩陣求解器)。
高級選項和信息
在求解器菜單中有幾個高級選項可用。
求解器選項卡允許編輯所使用FMM(“傅里葉模態(tài)法”,也被稱為RCWA,“嚴(yán)格耦合波分析”)算法的精度設(shè)置。
既可以設(shè)置考慮的總級次數(shù),也可以設(shè)置倏逝級次數(shù)。
如果考慮金屬光柵,這可能是有用的。相反,對于介質(zhì)光柵,默認(rèn)設(shè)置就足夠了。
結(jié)構(gòu)分解
結(jié)構(gòu)分解選項卡提供了關(guān)于結(jié)構(gòu)分解的信息。
層分解和轉(zhuǎn)換點(diǎn)分解設(shè)置可以用來調(diào)整結(jié)構(gòu)的離散化。默認(rèn)設(shè)置適用于幾乎所有光柵結(jié)構(gòu)。
此外,還提供了有關(guān)層數(shù)和轉(zhuǎn)換點(diǎn)數(shù)的信息。
分解預(yù)覽按鈕提供了用于FMM計算的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的描述。折射率用色標(biāo)表示。
光柵級次通道選擇
可以定義具體的透射和反射級次,以供模擬中考慮。在表面被從背面照明的情況下,也可以有不同的級次。
并不總是需要考慮所有的衍射級,我們建議只使用那些感興趣的,以確保更有效的模擬。
光柵級次通道的選擇不影響FMM計算中的內(nèi)部衍射級次(即精度)。
光柵的角度響應(yīng)
在VirtualLab Fusion中,光柵元件的運(yùn)算符通過FMM(又名RCWA)在k域中建模。
對于給定的光柵,其衍射行為與輸入場有關(guān)。
不同波長/偏振態(tài)下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。
為了解決角度相關(guān)的衍射行為,可能需要指定k域(角空間)的采樣點(diǎn)。請參閱下面的示例以進(jìn)一步說明。
例:諧振波導(dǎo)光柵的角響應(yīng)
諧振波導(dǎo)光柵的角響應(yīng)
文件信息
延伸閱讀
- 使用界面配置光柵結(jié)構(gòu)
- 使用特殊介質(zhì)配置光柵結(jié)構(gòu)
- VirtualLab Fusion技術(shù)FMM / RCWA [S矩陣]
- Czerny-Turner設(shè)置
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