本示例演示了VirtuaLab分析光柵的基本功能

 

摘要：

 

VirtualLab (VL) 為用戶提供了一個好的指導(dǎo)方法以用于創(chuàng)建光學(xué)系統(tǒng)來對期望的光柵進(jìn)行分析。

該案例主要對一個線性正弦光柵(周期在一個方向)的近場和透射衍射級次的效率進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。

 

兩種不同周期線性正弦光柵結(jié)果的對比:

光柵周期遠(yuǎn)大于波長

光柵周期在波長范圍

建模任務(wù)

 

多次反射

■ 傅里葉模態(tài)方法是一種嚴(yán)格的方法，它考慮了光柵元件內(nèi)部多次反射。

■ 光柵工具箱通常默認(rèn)輸入光為無限擴展的平面波。

■ 對于這樣的無限平面波，其相應(yīng)的多次反射效應(yīng)會對結(jié)果產(chǎn)生不同的影響，當(dāng)輸入光尺寸有限時，其多重反射效應(yīng)消退的更明顯。因此在某些情況下，我們希望忽略這些多次反射。

■ 例如，如果你對一個周期性表面的影響感興趣– 如本案例中–由于單一相應(yīng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換，可對該效應(yīng)進(jìn)行研究。

無多次反射的研究

■ 我們在基底內(nèi)部設(shè)置探測器, 直接位于光柵結(jié)構(gòu)后方。

 

■ 盡管光源和光柵元件以及光柵元件和虛擬屏間距離設(shè)置為0，但必須設(shè)置介質(zhì)，這樣才能保證正確的轉(zhuǎn)換。

計算

■ VirtualLab的光柵工具箱提供十分精細(xì)的不同顯示選項的評估工具。

■ 該文件中展示了這些功能中的一部分。

■ 這里有一些下載的用戶案例文檔，詳細(xì)地解釋了這些不同工具特殊操作。只需要所搜你感興趣的對應(yīng)關(guān)鍵詞即可。

周期為10um的光柵結(jié)果

近場

近場位相值(周期=10μm)

3個周期的近場正弦位相分步，由于一個恒等的相位偏移，相位分布具有一個2Pi系數(shù)階步。

■ 場的振幅變化很小。

 

■ 在078~0.86的范圍內(nèi)。

 

不同放大倍率顯示

 

數(shù)值的表格顯示

級次計算(周期=10μm)

 

 

近場位相值(周期=1μm)

■ 再次顯示3個周期。

■ 由于共振效應(yīng)，具有小尺寸結(jié)構(gòu)的光柵不在產(chǎn)生正弦位相分布。

 

■ 振幅同樣劇烈地改變。

■ 此時變化范圍從0.2 ~ 1.2.

■ 這是光柵周期趨近于波長量級時的典型現(xiàn)象。

說明

該案例中波長532nm,光柵周期1um，即結(jié)構(gòu)在波長范圍內(nèi)，通常要求采用傅里葉模態(tài)法進(jìn)行嚴(yán)格分析。

 

因此VirtualLab非常適合這樣的研究工作。

 

此次僅計算3個反射級次和5個透射級次。因此分析速度很快。

 

不同變倍比顯示

數(shù)值的表格顯示

 

 

 

總結(jié)

■ VirtualLab可對表面光柵進(jìn)行嚴(yán)格仿真。

 

■ 利用光柵工具箱，用戶可將嚴(yán)格的傅里葉模態(tài)法作為傳播技術(shù)和強大的計算工具，如對光柵近場和衍射效率的計算。