摘要

 

光柵是光學中最常用的衍射元件之一。如今，它們經常被用于復雜的系統中，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，而是與系統的其余部分結合，以評估整個系統性能。VirtualLab Fusion提供了一個獨特的光柵元件，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，包括光柵級次的設置和堆棧的定位。

 

系統內光柵建模

? 在一般光路中，光柵元件可以插入到系統的任何位置。

? 這使得在一個復雜的系統中對光柵進行建模，并因此評估整個系統的性能成為可能，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

 

? 為了描述系統內的光柵，光柵堆棧總是附著在一個虛擬參考面上(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。

? 參考面可以在三維系統視圖中可視化，以幫助排列光柵。

? 所應用的光柵結構可以是一維周期(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：

 

它既可以應用在表面的正面，也可以應用在背面(在固體標簽中定義)。

 

請注意，如果堆棧位于正面，堆棧將繞Z軸旋轉180°。這會影響堆棧的內部坐標系，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，任何實際的光柵結構必須建立在基底上，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行建模。

? 平面的建模包括菲涅耳效應(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(“傅里葉模態法”，也被稱為RCWA，“嚴格耦合波分析”)算法的精度設置。

? 既可以設置考慮的總級次數，也可以設置倏逝級次數。

? 如果考慮金屬光柵，這可能是有用的。相反，對于介質光柵，默認設置就足夠了。

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結構分解

 

? 結構分解選項卡提供了關于結構分解的信息。

? 層分解和轉換點分解設置可以用來調整結構的離散化。默認設置適用于幾乎所有光柵結構。

? 此外，還提供了有關層數和轉換點數的信息。

? 分解預覽按鈕提供了用于FMM計算的結構數據的描述。折射率用色標表示。

 

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計算中的內部衍射級次(即精度)。

 

光柵的角度響應

? 在VirtualLab Fusion中，光柵元件的運算符通過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。

? 不同波長/偏振態下的衍射效率不同，不同入射角度下的衍射效率也不同。

? 為了解決角度相關的衍射行為，可能需要指定k域(角空間)的采樣點。請參閱下面的示例以進一步說明。

 

例：諧振波導光柵的角響應

 

諧振波導光柵的角響應

文件信息

 

延伸閱讀

- 使用界面配置光柵結構

- 使用特殊介質配置光柵結構

- VirtualLab Fusion技術FMM / RCWA [S矩陣]

- Czerny-Turner設置