光柵衍射效率分析的案例
三維（3D）光柵建模教程
配置傅里葉模態(tài)法（FMM），在傳播方法(Propagation Methods)標(biāo)簽下，點(diǎn)擊”編輯”(Edit)進(jìn)入FMM配置窗口，選擇衍射級(jí)數(shù)目(Number of Diffraction Orders)。衍射級(jí)數(shù)目表示使用FMM方法時(shí)所考慮計(jì)算的衍射級(jí)次總數(shù)。
9. 如何選擇衍射級(jí)數(shù)目？新建參數(shù)遍歷(New Parameter Run)，將衍射級(jí)數(shù)目設(shè)置為變量，逐步增加衍射級(jí)數(shù)目，使用光柵衍射效率分析器(Grating Efficiency Analyzer)確定要獲得真實(shí)可信的結(jié)果（衍射效率達(dá)到收斂時(shí)）所需要用到的衍射級(jí)數(shù)目。操作如下圖：
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
PS：由反射率和迭代步數(shù)之間的曲線圖可以看出，當(dāng)衍射級(jí)次數(shù)為21時(shí)，計(jì)算的結(jié)果趨于穩(wěn)定，即結(jié)果收斂
10. 調(diào)整衍射級(jí)數(shù)目，進(jìn)入光柵編輯窗口中的傳播(Propagation)子界面，將X和Y方向上的的衍射級(jí)數(shù)目都改為21
11. 進(jìn)行近場(chǎng)計(jì)算，通過(guò)點(diǎn)擊Go! ，計(jì)算光柵的透射場(chǎng)和反射場(chǎng)
左邊為以鉻介質(zhì)構(gòu)建的三維光柵透射場(chǎng)，右邊為反射場(chǎng)
12. 光柵效率計(jì)算，雙擊 ，進(jìn)入光柵衍射效率分析器（Grating Efficiency Analyzer (3D)），設(shè)置如下
13. 將模擬類(lèi)型改成光柵衍射效率分析器，點(diǎn)擊Go，開(kāi)始進(jìn)行光柵效率計(jì)算
光柵衍射效率分析器計(jì)算結(jié)果：左邊為透射效率，右邊為反射效率
三維光柵總的反射效率，透射效率以及吸收率
展開(kāi) [VirtualLab] 傾斜光柵的參數(shù)優(yōu)化與容差分析
對(duì)于這些應(yīng)用，傾斜光柵因?yàn)槟軌蚋咝У伛詈蠁紊舛皇熘Ｔ诖耸纠校榻B了使用嚴(yán)格的傅里葉模態(tài)法（FMM，也稱(chēng)為RCWA）對(duì)傾斜光柵進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于給定的方向級(jí)次，優(yōu)化的光柵展示出超過(guò)90％的衍射效率。此外，還研究了斜率偏差和光柵圓角的影響。
設(shè)計(jì)任務(wù)
1級(jí)參數(shù)優(yōu)化
結(jié)果-容差分析
結(jié)果-容差分析
VirtualLab Fusion一瞥
VirtualLab Fusion中的工作流程
構(gòu)建光柵結(jié)構(gòu)
?使用特殊材料的光柵結(jié)構(gòu)設(shè)定 [用例]
?傾斜光柵高級(jí)設(shè)定 [用例]
?光柵衍射效率分析
?光柵階序分析器 [用例]
?使用參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行光柵參數(shù)優(yōu)化
?使用參數(shù)運(yùn)行的容差分析
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
更多閱讀
- Parametric Optimization and Tolerance Analysis of Slanted Gratings
- Optimization of Lightguide Coupling Grating for Single Incidence Direction
展開(kāi) VirtualLab Fusion 用于光波導(dǎo)耦合的傾斜光柵分析
摘要
因其在確定衍射級(jí)上的高衍射效率，傾斜光柵廣泛用于將光耦合到光波導(dǎo)中。如今，傾斜光柵廣泛用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中。本示例中將示范如何使用VirtualLab Fusion分析文獻(xiàn)中具有特定參數(shù)的某些傾斜光柵的幾何形狀（例如傾斜角、填充因子和調(diào)制深度）。 另外，研究了不同入射角對(duì)衍射效率的影響。
2. 建模任務(wù)
3. 衍射效率vs.相對(duì)深度
4. 衍射效率vs.傾斜角
5. 衍射效率vs. 填充因子
6. 衍射效率vs.變化的入射角
7. 走進(jìn)VirtualLab Fusion
8. VirtualLab Fusion 的工作流程
光波導(dǎo)耦合光柵結(jié)構(gòu)的配置
傾斜光柵的高級(jí)配置 [使用案例]
使用特殊材料的光柵結(jié)構(gòu)配置 [使用案例]
使用界面的光柵結(jié)構(gòu)配置 [使用案例]
耦合光柵衍射效率分析
自定義的光波導(dǎo)耦合光柵評(píng)價(jià)探測(cè)器 [使用案例]
通過(guò)掃描特定的參數(shù)來(lái)檢查效率
參數(shù)運(yùn)行的使用 [使用案例]
9. VirtualLab Fusion 技術(shù)
10. 文件信息
更多閱讀
- Parametric Optimization and Tolerance Analysis of Slanted Gratings
- Configuration of Grating Structures by Using Special Media
展開(kāi) 用于光波導(dǎo)耦合的傾斜光柵分析
摘要
因其在確定衍射級(jí)上的高衍射效率，傾斜光柵廣泛用于將光耦合到光波導(dǎo)中。如今，傾斜光柵廣泛用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中。本示例中將示范如何使用VirtualLab Fusion分析文獻(xiàn)中具有特定參數(shù)的某些傾斜光柵的幾何形狀（例如傾斜角、填充因子和調(diào)制深度）。 另外，研究了不同入射角對(duì)衍射效率的影響。
2. 建模任務(wù)
3. 衍射效率vs.相對(duì)深度
4. 衍射效率vs.傾斜角
5. 衍射效率vs. 填充因子
6. 衍射效率vs.變化的入射角
7. 走進(jìn)VirtualLab Fusion
8. VirtualLab Fusion 的工作流程
光波導(dǎo)耦合光柵結(jié)構(gòu)的配置
傾斜光柵的高級(jí)配置 [使用案例]
使用特殊材料的光柵結(jié)構(gòu)配置 [使用案例]
使用界面的光柵結(jié)構(gòu)配置 [使用案例]
耦合光柵衍射效率分析
自定義的光波導(dǎo)耦合光柵評(píng)價(jià)探測(cè)器 [使用案例]
通過(guò)掃描特定的參數(shù)來(lái)檢查效率
參數(shù)運(yùn)行的使用 [使用案例]
9. VirtualLab Fusion 技術(shù)
10. 文件信息
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- Parametric Optimization and Tolerance Analysis of Slanted Gratings
- Configuration of Grating Structures by Using Special Media
展開(kāi) 
傾斜光柵的參數(shù)優(yōu)化與容差分析
對(duì)于這些應(yīng)用，傾斜光柵因?yàn)槟軌蚋咝У伛詈蠁紊舛皇熘Ｔ诖耸纠校榻B了使用嚴(yán)格的傅里葉模態(tài)法（FMM，也稱(chēng)為RCWA）對(duì)傾斜光柵進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于給定的方向級(jí)次，優(yōu)化的光柵展示出超過(guò)90％的衍射效率。此外，還研究了斜率偏差和光柵圓角的影響。
設(shè)計(jì)任務(wù)
1級(jí)參數(shù)優(yōu)化
結(jié)果-容差分析
結(jié)果-容差分析
VirtualLab Fusion一瞥
VirtualLab Fusion中的工作流程
構(gòu)建光柵結(jié)構(gòu)
?使用特殊材料的光柵結(jié)構(gòu)設(shè)定[用例]
?傾斜光柵高級(jí)設(shè)定[用例]
?光柵衍射效率分析
?光柵階序分析器[用例]
?使用參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行光柵參數(shù)優(yōu)化
?使用參數(shù)運(yùn)行的容差分析
VirtualLab Fusion技術(shù)
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- Parametric Optimization and Tolerance Analysis of Slanted Gratings
- Optimization of Lightguide Coupling Grating for Single Incidence Direction
展開(kāi) 傾斜光柵的參數(shù)優(yōu)化與容差分析
對(duì)于這些應(yīng)用，傾斜光柵因?yàn)槟軌蚋咝У伛詈蠁紊舛皇熘Ｔ诖耸纠校榻B了使用嚴(yán)格的傅里葉模態(tài)法（FMM，也稱(chēng)為RCWA）對(duì)傾斜光柵進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于給定的方向級(jí)次，優(yōu)化的光柵展示出超過(guò)90％的衍射效率。此外，還研究了斜率偏差和光柵圓角的影響。
設(shè)計(jì)任務(wù)
1級(jí)參數(shù)優(yōu)化
結(jié)果-容差分析
結(jié)果-容差分析
VirtualLab Fusion一瞥
VirtualLab Fusion中的工作流程
構(gòu)建光柵結(jié)構(gòu)
?使用特殊材料的光柵結(jié)構(gòu)設(shè)定[用例]
?傾斜光柵高級(jí)設(shè)定[用例]
?光柵衍射效率分析
?光柵階序分析器[用例]
?使用參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行光柵參數(shù)優(yōu)化
?使用參數(shù)運(yùn)行的容差分析
VirtualLab Fusion技術(shù)
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展開(kāi) 高衍射效率的偏振無(wú)關(guān)透射光柵的分析與設(shè)計(jì)
光柵，特別是具有與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)奶卣鞒叽绲?em>光柵，具有偏振相關(guān)的光學(xué)特性。 這使得設(shè)計(jì)的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據(jù)文獻(xiàn)[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報(bào)道的概念，我們展示了如何嚴(yán)格分析光柵的偏振相關(guān)特性，以及如何使用參數(shù)優(yōu)化來(lái)設(shè)計(jì)具有高衍射效率的偏振無(wú)關(guān)光柵。
摘要
高衍射效率的偏振無(wú)關(guān)透射光柵的分析與設(shè)計(jì)
摘要
光柵，特別是具有與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)奶卣鞒叽绲?em>光柵，具有偏振相關(guān)的光學(xué)特性。 這使得設(shè)計(jì)的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據(jù)文獻(xiàn)[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報(bào)道的概念，我們展示了如何嚴(yán)格分析光柵的偏振相關(guān)特性，以及如何使用參數(shù)優(yōu)化來(lái)設(shè)計(jì)具有高衍射效率的偏振無(wú)關(guān)光柵。
VirtualLab Fusion高衍射效率的偏振無(wú)關(guān)透射光柵的分析與設(shè)計(jì)
摘要
光柵，特別是具有與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)奶卣鞒叽绲?em>光柵，具有偏振相關(guān)的光學(xué)特性。 這使得設(shè)計(jì)的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據(jù)文獻(xiàn)[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報(bào)道的概念，我們展示了如何嚴(yán)格分析光柵的偏振相關(guān)特性，以及如何使用參數(shù)優(yōu)化來(lái)設(shè)計(jì)具有高衍射效率的偏振無(wú)關(guān)光柵。
設(shè)計(jì)任務(wù)
光柵特性與參數(shù)的嚴(yán)格分析
不同光柵周期的衍射效率
考慮光柵周期的選擇
偏振相關(guān)衍射特性
偏振相關(guān)衍射特性
偏振相關(guān)衍射特性
基于參數(shù)優(yōu)化的光柵設(shè)計(jì)
具有固定周期的二維參數(shù)優(yōu)化
二維參數(shù)優(yōu)化 - 設(shè)計(jì)＃1
二維參數(shù)優(yōu)化 - 設(shè)計(jì)＃2
制造公差分析 - 設(shè)計(jì)＃2
不同光柵周期的三維參數(shù)優(yōu)化
制造公差分析
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion 工作流程
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
展開(kāi) VirtualLab矩形組合光柵建模
(3)Ex 振幅分布 (4)Ez振幅分布
圖15：使用VirtualLab光柵工具箱進(jìn)行建模步驟14)示意圖
總結(jié)：
1) 使用光柵工具箱的矩形界面和轉(zhuǎn)變點(diǎn)列界面可以構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)的組合光柵
2) 使用傅里葉模態(tài)法(FMM)和薄元近似法(TEA)可以針對(duì)不同特征尺寸的光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬仿真
3) 使用光柵工具箱中的光柵衍射效率分析器可以進(jìn)行各級(jí)次的效率分析
4) 使用光柵工具箱中的元件內(nèi)部場(chǎng)分析器可以獲得光柵內(nèi)部場(chǎng)的分布。
展開(kāi) [VirtualLab Fusion ]光柵區(qū)域衍射級(jí)數(shù)和效率的規(guī)范
為了耦合，可以在光導(dǎo)的表面上定義光柵區(qū)域，并可非常靈活地對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行配置：區(qū)域的形狀、它的通道、光柵的參數(shù)和要通過(guò)系統(tǒng)跟蹤的光柵階數(shù)，以及用于模擬光與光柵相互作用的方法。光柵可由用戶隨意調(diào)整。在這個(gè)用例中，我們專(zhuān)注于光柵相關(guān)方面的配置：選擇要模擬的光柵級(jí)次以及其確定效率的不同機(jī)制（理想化或嚴(yán)格化）。
2.建模任務(wù)
3.系統(tǒng)計(jì)算
4.區(qū)域定義
5.選擇光柵級(jí)次和仿真
光柵階定義
理想和真實(shí)光柵的效率設(shè)置
1.理想光柵效率設(shè)置
所有級(jí)次的光柵效率設(shè)置
2.可編程效率設(shè)置
所有級(jí)次的光柵效率設(shè)置
?效率的可編程選項(xiàng)使用與恒定選項(xiàng)相同的假設(shè)（參見(jiàn)前文），以便根據(jù)效率值建立矢量行為。
?然而，可編程模式使用戶可以更靈活地分配效率值，該值取決于其他系統(tǒng)參數(shù)，如波長(zhǎng)、入射平面波方向和其他用戶定義的全局參數(shù)。
?編輯按鈕打開(kāi)源代碼編輯器以輸入相應(yīng)的代碼片段。它還帶有一個(gè)有效性指示器和其他選項(xiàng)卡，例如，可以聲明附加參數(shù)（以多種數(shù)據(jù)格式）以供后續(xù)在代碼中使用。
3.實(shí)際光柵效率設(shè)置
?在對(duì)真實(shí)光柵運(yùn)行一次模擬后，關(guān)于該光柵如何變換輸入場(chǎng)的計(jì)算信息會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)在查找表 (LUT) 中，因此不必重復(fù)相同的（可能在數(shù)值上成本高昂）模擬。
?如果任何可能影響光柵響應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)被修改（波長(zhǎng)、平面波方向），當(dāng)再次運(yùn)行模擬時(shí)，新信息會(huì)添加到 LUT。
?可以保存計(jì)算出的查找表，以便以后在采用相同光柵和配置的相同或不同系統(tǒng)中使用
4.真實(shí)光柵結(jié)構(gòu)的配置
5.場(chǎng)追跡仿真
6.文檔信息
展開(kāi) 
VirtualLab Fusion：光柵區(qū)域衍射級(jí)數(shù)和效率的規(guī)范
為了耦合，可以在光導(dǎo)的表面上定義光柵區(qū)域，并可非常靈活地對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行配置：區(qū)域的形狀、它的通道、光柵的參數(shù)和要通過(guò)系統(tǒng)跟蹤的光柵階數(shù)，以及用于模擬光與光柵相互作用的方法。光柵可由用戶隨意調(diào)整。在這個(gè)用例中，我們專(zhuān)注于光柵相關(guān)方面的配置：選擇要模擬的光柵級(jí)次以及其確定效率的不同機(jī)制（理想化或嚴(yán)格化）。
2. 建模任務(wù)
3. 系統(tǒng)計(jì)算
4. 區(qū)域定義
5. 選擇光柵級(jí)次和仿真
光柵階定義
理想和真實(shí)光柵的效率設(shè)置
1. 理想光柵效率設(shè)置
所有級(jí)次的光柵效率設(shè)置
2. 可編程效率設(shè)置
所有級(jí)次的光柵效率設(shè)置
□ 效率的可編程選項(xiàng)使用與恒定選項(xiàng)相同的假設(shè)（參見(jiàn)前文），以便根據(jù)效率值建立矢量行為。
□ 然而，可編程模式使用戶可以更靈活地分配效率值，該值取決于其他系統(tǒng)參數(shù)，如波長(zhǎng)、入射平面波方向和其他用戶定義的全局參數(shù)。
□ 編輯按鈕打開(kāi)源代碼編輯器以輸入相應(yīng)的代碼片段。它還帶有一個(gè)有效性指示器和其他選項(xiàng)卡，例如，可以聲明附加參數(shù)（以多種數(shù)據(jù)格式）以供后續(xù)在代碼中使用。
3. 實(shí)際光柵效率設(shè)置
□ 在對(duì)真實(shí)光柵運(yùn)行一次模擬后，關(guān)于該光柵如何變換輸入場(chǎng)的計(jì)算信息會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)在查找表 (LUT) 中，因此不必重復(fù)相同的（可能在數(shù)值上成本高昂）模擬。
□ 如果任何可能影響光柵響應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)被修改（波長(zhǎng)、平面波方向），當(dāng)再次運(yùn)行模擬時(shí)，新信息會(huì)添加到 LUT。
□ 可以保存計(jì)算出的查找表，以便以后在采用相同光柵和配置的相同或不同系統(tǒng)中使用
4. 真實(shí)光柵結(jié)構(gòu)的配置
5.
展開(kāi) Ansys Zemax | 利用 Kogelnik 方法模擬體全息光柵的衍射效率
本文介紹了OpticStudio 21.1中新的原生體全息模擬功能，此功能考慮到全息光柵的物理特性，在序列模式下對(duì)其進(jìn)行全面模擬和分析。同時(shí)，也示范使用現(xiàn)有DLL在非序列模式下展示相同的功能。這些分析對(duì)于設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的頭戴型顯示器（HMD）和抬頭顯示器（HUD）等系統(tǒng)非常重要。
本文解釋了模型中使用的理論和參數(shù)，并介紹了5個(gè)系統(tǒng)范例。
序列模式的體全息在OpticStudio的所有版本上都可以使用，但是衍射效率分析只有訂閱制才能使用。DLL是訂閱制旗艦版本的功能。
下載
聯(lián)系工作人員獲取附件。
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簡(jiǎn)介
體全息在許多類(lèi)型的光學(xué)系統(tǒng)中很受歡迎，例如：抬頭顯示器（HUD）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）的頭戴式顯示器（HMD）。全息能夠?qū)⒐饩€衍射到任何所需的角度，其波長(zhǎng)和角度的選擇性使其能夠創(chuàng)造更輕、更緊密的光學(xué)系統(tǒng)。
OpticStudio長(zhǎng)期以來(lái)一直支持理想全息的模擬。然而，為了準(zhǔn)確地說(shuō)明體全息的特性，除了考慮衍射光線的傳播方向外，還必須考慮衍射效率、材料收縮或折射率變化等因素。考慮衍射效率使用戶能夠進(jìn)行圖像模擬和綜合優(yōu)化等高級(jí)分析。
表面浮雕光柵與體全息光柵的比較
在介紹這個(gè)模型之前，我們先簡(jiǎn)單解釋一下表面浮雕光柵（SRG）和體全息光柵（VHG）的區(qū)別。這兩種光柵在光學(xué)系統(tǒng)中的作用幾乎是一樣的，但在制造和模擬方面卻有很大的不同。
圖 1. （a） 表面浮雕光柵 （b） 體全息光柵
圖1（b）所示的VHG是通過(guò)在感光材料薄膜上曝光兩個(gè)或多個(gè)光束來(lái)制造。然后將薄膜進(jìn)行化學(xué)或熱顯影：這就是光柵。光柵上的表面是光滑的，但光柵內(nèi)部的折射率是正弦調(diào)變的。為了對(duì)VHG進(jìn)行建模，需要使用高效的Kogelnik理論或嚴(yán)格耦合波分析（RCWA）等算法。
展開(kāi) 光譜儀光柵衍射效率低？OAS 軟件案例精準(zhǔn)解析
夫瑯禾費(fèi)衍射案例分析
簡(jiǎn)介
夫瑯禾費(fèi)衍射作為光學(xué)波動(dòng)理論的核心研究對(duì)象，是遠(yuǎn)場(chǎng)衍射的典型表征形式，其衍射圖樣的分布規(guī)律直接影響光學(xué)系統(tǒng)的性能優(yōu)化與功能實(shí)現(xiàn)。在光學(xué)成像、激光技術(shù)、光譜分析等工程領(lǐng)域，精準(zhǔn)獲取衍射圖樣特征是提升系統(tǒng)分辨能力、優(yōu)化器件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵前提。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法受環(huán)境干擾大、參數(shù)調(diào)整成本高，難以滿足高效研發(fā)需求。OAS 光學(xué)軟件憑借精準(zhǔn)的物理建模能力、靈活的參數(shù)配置功能及高效的光線追跡算法，成為夫瑯禾費(fèi)衍射現(xiàn)象研究與工程應(yīng)用的理想工具。
案例設(shè)置與操作
光源參數(shù)
選用單色平行光束光源，波長(zhǎng)設(shè)定為 0.6328μm，半孔徑尺寸 0.9mm，光束均勻性設(shè)定為 99%，確保入射光滿足理想平面波條件。
光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)
光源與衍射屏間距設(shè)為 100mm，衍射屏采用圓形孔徑結(jié)構(gòu)，衍射屏與探測(cè)器間距 10.95mm，通過(guò)軟件自動(dòng)校驗(yàn)滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件。
探測(cè)器參數(shù)
采用面陣 CCD 探測(cè)器，像素分辨率 1024×1024，探測(cè)波段覆蓋 0.4-1.0μm，采樣頻率匹配光源波長(zhǎng)，確保衍射條紋細(xì)節(jié)完整捕捉。
夫瑯禾費(fèi)衍射的三維追跡圖
夫瑯禾費(fèi)衍射的探測(cè)器結(jié)果圖
總結(jié)
本案例通過(guò) OAS 軟件實(shí)現(xiàn)了夫瑯禾費(fèi)衍射現(xiàn)象的精準(zhǔn)仿真，其核心價(jià)值在于為光學(xué)工程設(shè)計(jì)提供了高效的虛擬驗(yàn)證手段。在實(shí)際項(xiàng)目中，可通過(guò)調(diào)整孔徑尺寸、波長(zhǎng)、探測(cè)距離等參數(shù)，快速分析各因素對(duì)衍射圖樣的影響規(guī)律，為光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。
展開(kāi) ZEMAX | 利用RCWA方法模擬表面浮雕光柵的衍射效率
如圖1(b)所示的VHG是通過(guò)在感光乳膠膜上曝光兩束或更多光束來(lái)制造的，然后用化學(xué)或熱顯影方法處理制成光柵。體全息光柵表面光滑，但其內(nèi)部的折射率呈正弦變化。需要使用高效的Kogelnik理論 [2] 或增強(qiáng)型的嚴(yán)格耦合波分析等算法來(lái)模擬VHG。
OpticStudio提供了用于模擬SAR和VHG的DLL。本文介紹了用于模擬SRG衍射效率的工具。
用于VHG的工具，參見(jiàn)知識(shí)庫(kù)文章， 使用Kogelnik方法模擬體全息光柵的衍射效率 。
傅里葉模態(tài)法（嚴(yán)格耦合波分析）
讓我們快速回顧一下用于模擬SRG 的DLL中使用的理論。
傅里葉展開(kāi)式
圖2. 在傅里葉空間展開(kāi)麥克斯韋方程。將介電常數(shù) ε 和磁導(dǎo)率 μ 都寫(xiě)入傅里葉級(jí)數(shù)中， Λx和 Λy為x和y方向的周期，a和b是每個(gè)傅里葉項(xiàng)的系數(shù)，(m, n)是整數(shù)。將電場(chǎng)E和磁場(chǎng)H寫(xiě)成平面波的組合，其中S和U是每個(gè)平面波的強(qiáng)度，k是波矢量。E 、 H 、S 、 U 和 k都是向量，表示 (Ex,Ey,Ez), (Hx,Hy,Hz), (Sx,Sy,Sz), (Ux,Uy,Uz) 和 (kx,ky,kz)。
Concept of layers
層的概念
層是RCWA中的重要概念。該理論假設(shè)光柵結(jié)構(gòu)在z方向上是均勻分布的，在X、Y方向上是周期性分布的。如果該結(jié)構(gòu)在Z方向上不是均勻分布，則認(rèn)為該結(jié)構(gòu)是多個(gè)“層”的組合。每一層上的結(jié)構(gòu)在z方向上是均勻分布的，如圖3所示。
圖3. 在RCWA算法中，將微結(jié)構(gòu)分割成許多層，每一層的結(jié)構(gòu)在z方向上是均勻的。
一般而言，對(duì)結(jié)構(gòu)的采樣層數(shù)越多，模擬結(jié)果越準(zhǔn)確，但計(jì)算速度也越慢。這是準(zhǔn)確性和速度之間的平衡。
DLL模型包含控制層數(shù)的參數(shù)。
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