摘要

分析特定衍射級的衍射效率是光柵結構的典型建模任務。由于特征尺寸和周期較小，與使用的光波長相當，因此必須通過嚴格的方法計算效率。眾所周知的FMM或RCWA是解決此任務的一種常用算法，在VirtualLab Fusion中也可用。這種全矢量方法的結果是復數瑞利系數，它包含每階所需的所有場信息，從中可以獲得相應的效率。VirtualLab Fusion中的光柵順序分析器幫助我們生成并以圖像方式顯示復雜光柵結構（一維/二維周期）的所有信息。

 

光柵規格

 

?為了演示光柵階數分析器，使用了具有正弦光柵形狀的一維光柵以及多層光柵。

?操作中的層，提供高反射（HR）功能。

?光柵參數在堆棧中設定，其通過光柵組件的編輯對話框中完成。

 

光柵級次分析器設置

 

?定義光柵結構后，可使用所需的光柵級次分析器計算瑞利系數和相關衍射特性。

?此外，各種輸出選項可用于顯示結果。

?這是通過分析器的編輯對話框完成的，該對話框通過雙擊光學設置視圖中的相應元件顯示。

 

通用設置

 

?在“常規”選項卡中，您可以選擇分析透射或反射。

?此外，您可以指定光柵分析器輸出需要的文件。

?級次收集：生成一種類型的文檔，該文檔提供視場/光強在級次中的分布方式的可視化表示，并包含以數字形式顯示的信息。級次收集是為傳輸和反射單獨生成的。有關級次收集文檔的更多信息，請參見下一張幻燈片。

?單級次輸出：激活菜單右側的“單級次”選項卡。（見下頁）

?總和傳輸，吸收和反射：相應的信息（即，能量在這三種效應中如何分布，不進一步將結果細分為單個光柵級次，而是作為總值）將顯示在探測器結果選項卡中，或作為參數運行或參數優化的結果。

?極坐標圖（角度）：生成另一個文檔，該文檔提供不同顯示光柵級次的可視化，其中顯示的角度對應于級次的衍射角，半徑表示效率。這種類型的可視化僅限于單個平面。有關極坐標圖文檔的更多信息，請參見下一張幻燈片。

 

單級次設置

 

?在“常規”選項卡中選擇“單級次輸出”選項時，激活“單級次”選項。您可以在其中選擇應記錄的單級次信息。

?單級次輸出控制是否提供有關單個級次（衍射角、效率、瑞利系數…）的信息（取決于模擬的運行方式，在探測器結果選項卡中，或作為參數運行或參數優化的結果）。

?如果您想使用參數運行或VirtualLab Fusion的參數優化來分析和優化特定級次的光柵，此選項非常有用。

 

單級次設置

 

探測器選項卡中的輸出

?如果光柵級次分析器在光學設置中處理，則單階輸出值記錄在探測器結果選項卡中。

?這些值在參數運行和參數優化中也可用。

 

在極坐標圖中輸出數據

?光柵級次分析儀的極坐標圖輸出繪制了反射級次和透射級次的效率與x-z平面中的角度的關系。

?它還提供了顯示所有級次的角度和效率的表格。

 

極坐標圖中設置

 

光柵級次輸出

 

級次設置

 

級次設置

?在屬性瀏覽器的View選項卡中，用戶可以進一步配置信息如何顯示。

?從視覺角度來看，最重要的是顏色設置——可以為視圖選擇背景顏色，以及顏色查找表來表示顯示數據的值。

 

級次設置

 

用戶設置特定級次示例 

 

用戶設置特定級次示例

 

用戶設置特定級次示例

 

圓錐衍射的可視化 

?在光柵配置對話框的位置/方向面板中，可以改變光柵相對于光源的方向。

?對于這個用例，我們使用Theta = 40°和以PHI = 40°為例。

 

效率與衍射級次

 

效率與給定距離的衍射級次位置

 

效率與衍射級次的笛卡爾角度