嚴格耦合波分析的案例
元件內部場分析儀：FMM
元件內部場分析器：FMM允許用戶可視化和研究微結構和納米結構內部的電磁場分布。為此，使用傅立葉模態法/嚴格耦合波分析（FMM/RCWA）計算周期性結構（透射或反射、電介質或金屬）內部的場。還可以指定場的哪一部分應該可視化：正向模式、反向模式或兩者同時顯示。
元件內部場分析儀：FMM
[VirtualLab] 光柵內部光場分析器
摘要
組件內部光場分析器： FMM使用戶能夠研究微觀和納米結構內的電磁場分布。為此，通過應用傅里葉模態法/嚴格耦合波分析（FMM/RCWA）計算任意周期結構，包括透射和反射光柵、介電或金屬光柵。也可以指定領域的哪一部分應該可視化：正向模式，反向模式，或兩者結合。
尋找組件內部光場分析器： FMM
組件內部光場分析器： FMM是光柵光學設置的專用功能，它提供了光柵結構內部電磁場的可視化。
評估模式
評估區域
光柵類型
光柵表面的采樣
光柵表面的采樣
文件信息
更多閱讀
? Thin Element Approximation (TEA) vs. Fourier Modal Method (FMM) for Grating Modeling
? Configuration of Grating Structures by using special Media
? Analysis Blazed Grating Analysis by Fourier Modal Method
展開 真實結構光柵效應的研究
VirtualLab Fusion為這一任務提供了大量不同的專門求解器，從近似但快速的方法，如薄元近似法（TEA），到嚴格的方法，如傅里葉模態法（FMM）/嚴格耦合波分析（RCWA）。
光柵是許多不同的現代應用和技術中使用的一種基本光學元件。這種元件有時可以通過函數方法進行足夠精確的建模。然而，為了徹底研究光柵對光學系統的影響，需要一個考慮到實際結構的建模策略。
研究真實光柵對光導的效率和均勻性的影響是非常重要的。本案例展示了一個以斜面光柵為耦入器，以二元表面刻蝕光柵為EPE和耦出器的例子。
元件內部場分析儀:FMM
摘要
Field Inside Component Analyzer: FMM使用戶能夠分析電磁場在微納米結構內部的分布。為此，任意周期結構(包括透射和反射、介質或金屬光柵)內的場通過應用傅里葉模態方法/嚴格耦合波分析法(FMM/RCWA)來計算。還可以指定場的哪一部分應該可視化:前向傳播的場、后向傳播的場或兩者都要可視化。
尋找元件內部場分析儀:FMM
元件內部場分析儀:FMM是光柵光學設置的專用功能，可提供光柵結構內部電磁場的可視化。
評估模式
為了更容易地區分入射場、反射場和透射場，可以只計算前向或后向傳播模式，或兩者的結合。
前向傳播模式 后向傳播模式 前向和后向傳播模式
評估區域 光柵類型 元件內部場分析儀可以對任意形狀的光柵結構進行分析。這里有幾個例子。
光柵表面采樣
光柵表面采樣 對光柵結構進行充分的采樣意味著采樣效應不應明顯地影響產生的場。例如，如果RCWA層分解太粗糙，則可能會由于剖面中的大采樣間隔而產生額外的影響。
展開 
[VirtualLab] 元件內部場分析儀:FMM
摘要
Field Inside Component Analyzer: FMM使用戶能夠分析電磁場在微納米結構內部的分布。為此，任意周期結構(包括透射和反射、介質或金屬光柵)內的場通過應用傅里葉模態方法/嚴格耦合波分析法(FMM/RCWA)來計算。還可以指定場的哪一部分應該可視化:前向傳播的場、后向傳播的場或兩者都要可視化。
尋找元件內部場分析儀:FMM
元件內部場分析儀:FMM是光柵光學設置的專用功能，可提供光柵結構內部電磁場的可視化。
評估模式
為了更容易地區分入射場、反射場和透射場，可以只計算前向或后向傳播模式，或兩者的結合。
前向傳播模式 后向傳播模式 前向和后向傳播模式
評估區域
光柵類型
元件內部場分析儀可以對任意形狀的光柵結構進行分析。這里有幾個例子。
光柵表面采樣
光柵表面采樣
對光柵結構進行充分的采樣意味著采樣效應不應明顯地影響產生的場。例如，如果RCWA層分解太粗糙，則可能會由于剖面中的大采樣間隔而產生額外的影響。
展開 回到DOE設計的未來（1）
非傍軸衍射分束器的設計與嚴格分析
例如，我們想介紹一種非傍軸分束器的設計，該分束器通過應用嚴格的技術進一步優化。該案例深入研究了我們的衍射光學元件和微結構組件。
在這一領域，VirtualLab Fusion的快速、準確和靈活的模擬和設計算法發揮了它們的優勢：不同的求解器的優勢，如薄元件近似（TEA）、嚴格耦合波分析（RCWA）和自由空間傳播的傅立葉技術相結合，使光學工程師不僅可以設計元件，還可以分析它們在復雜系統中的行為。
在我們關于衍射光學元件（DOES）系列的第一部分中，我們想把注意力轉向衍射光束分束器，與光束整形器和勻光片等其他DOE不同，衍射光束分束器希望產生統一的離散模式。由于這些部件的工作原理是基于這些圖案表面對入射光的衍射，因此DOE光束整形器和光束分束器的設計可以比其折射對應物更薄、更輕，但所需的小結構尺寸使它們更難模擬，而且資源密集。
第一部分：衍射分束器的設計與嚴格優化
展開 [VirtualLab] 回到DOE設計的未來（1）
第一部分：衍射分束器的設計與嚴格優化
在我們關于衍射光學元件（DOES）系列的第一部分中，我們想把注意力轉向衍射光束分束器，與光束整形器和勻光片等其他DOE不同，衍射光束分束器希望產生統一的離散模式。由于這些部件的工作原理是基于這些圖案表面對入射光的衍射，因此DOE光束整形器和光束分束器的設計可以比其折射對應物更薄、更輕，但所需的小結構尺寸使它們更難模擬，而且資源密集。
在這一領域，VirtualLab Fusion的快速、準確和靈活的模擬和設計算法發揮了它們的優勢：不同的求解器的優勢，如薄元件近似（TEA）、嚴格耦合波分析（RCWA）和自由空間傳播的傅立葉技術相結合，使光學工程師不僅可以設計元件，還可以分析它們在復雜系統中的行為。
例如，我們想介紹一種非傍軸分束器的設計，該分束器通過應用嚴格的技術進一步優化。該案例深入研究了我們的衍射光學元件和微結構組件。
非傍軸衍射分束器的設計與嚴格分析
傅里葉模態法（FMM）應用于非傍軸衍射分束器的嚴格評估，該分束器最初是使用迭代傅里葉變換算法（IFTA）和薄元件近似（TEA）設計的。
展開 非近軸衍射分束器的設計與優化
為了說明一般工作流程，我們展示了兩個案例：在第一個案例中，我們采用迭代傅里葉變換算法(IFTA)和基于薄元近似（TEA）的結構設計生成一系列分束器的初始設計，然后通過傅里葉模態法或嚴格耦合波分析(FMM/RCWA)進一步優化。為了給最后一個優化步驟定義一個合適和有效的優化函數，應用了可編程光柵分析器。第二個示例更詳細地介紹了這一部分。
非近軸衍射分束器的嚴格分析
采用傅里葉模態法(FMM)對非近軸衍射分束器進行了嚴格的評價，該方法最初采用迭代傅里葉變換算法(IFTA)和薄元近似算法(TEA)進行設計。
高數值孔徑分束器優化與用戶定義的優化函數
這個應用案例演示了如何定義和使用用戶自定義優化函數，用于評估和優化衍射高數值孔徑分束器的衍射級次效率。
展開 VirtualLab Fusion應用：氧化硅膜層的可變角橢圓偏振光譜（VASE）分析
在本用例中，我們演示了VirtualLab Fusion中的橢圓偏振分析器在二氧化硅（SiO2）涂層上的使用。對于系統的參數，我們參考Woollam等人的工作 "可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）概述。I. 基本理論和典型應用"，并研究該方法對輕微變化的涂層厚度有多敏感。
任務描述
鍍膜樣品
橢圓偏振分析儀
總結 - 組件...
橢圓偏振系數測量
橢圓偏振分析儀測量反射系數（s-和p-極化分量）的比率??，并輸出相位差??，以及振幅分量Ψ，根據
在VirtualLab Fusion中，復數系數??p和??s是通過應用嚴格耦合波分析（RCWA），也被稱為傅里葉模態法（FMM）來計算。因此，在研究光柵樣品的情況下，這些系數也可以是特定衍射階數的瑞利系數。
橢圓偏振對小厚度變化的敏感性
為了評估橢偏儀對涂層厚度即使是非常小的變化的敏感性，對10納米厚的二氧化硅層和10.1納米厚的二氧化硅膜的結果進行了比較。即使是厚度的微小變化，1埃的差異也高于普通橢圓偏振的分辨率（0.02°為??，0.1°為??*）。因此，即使是涂層中的亞納米變化也可以通過橢偏儀來測量。
* 數值根據Woollam et al., Proc. SPIE 10294, 1029402 (1999)
仿真結果與參考文獻的比較
被研究的SiO2層厚度變化為1埃時，??和??的差異。
展開 [VirtualLab] 元件內部場分析儀：FMM
摘要
元件內部場分析器：FMM允許用戶可視化和研究微結構和納米結構內部的電磁場分布。為此，使用傅立葉模態法/嚴格耦合波分析（FMM/RCWA）計算周期性結構（透射或反射、電介質或金屬）內部的場。還可以指定場的哪一部分應該可視化：正向模式、反向模式或兩者同時顯示。
元件內部場分析儀：FMM
元件內部場分析器：FMM是光柵光學裝置的獨有功能，可提供光柵結構內部電磁場的可視化。
評估模式的選擇
為了更容易地區分入射場、反射場和透射場，可以僅評估正向或反向傳播模式，或者評估兩者的總和。
評價區域的選擇
元件內部場分析器：FMM可以輸出整個元件（包括基板）內部的場，或者只輸出一個堆棧或基塊（基板）中的場。
不同光柵結構的場分布
任意形狀的光柵結構可以通過元件內部場分析儀進行分析。以下是幾個例子：
光柵結構的采樣
雖然分析儀為輸出數據提供了一些采樣選項，但系統中定義的光柵表面必須正確采樣（例如，分解點和過渡點的層數足夠）。
分解預覽展示了如何根據當前采樣因子對光柵結構進行采樣。
光柵結構的充分采樣意味著已經實現了收斂，即進一步增加采樣不會顯著影響產生的場。例如，如果層分解過于粗糙，則可能會由于縱斷面中的大臺階而產生其他影響。
輸出數據的采樣：一維周期光柵（Lamellar）
對于1D周期性（片狀）光柵，分析儀使用對話框“采樣”部分中指定的參數生成2D橫截面圖像。
輸出數據的采樣：二維周期光柵
當分析的光柵設置為2D Periodic時，Field Inside Component Analyzer：FMM將通過結構生成一系列二元截面，z方向的采樣參數決定執行的切割次數。
展開 VirtualLab Fusion應用：氧化硅膜層的可變角橢圓偏振光譜（VASE）分析
在本用例中，我們演示了VirtualLab Fusion中的橢圓偏振分析器在二氧化硅（SiO2）涂層上的使用。對于系統的參數，我們參考Woollam等人的工作 "可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）概述。I. 基本理論和典型應用"，并研究該方法對輕微變化的涂層厚度有多敏感。
任務描述
鍍膜樣品
橢圓偏振分析儀
總結 - 組件...
橢圓偏振系數測量
橢圓偏振分析儀測量反射系數（s-和p-極化分量）的比率??，并輸出相位差??，以及振幅分量Ψ，根據
在VirtualLab Fusion中，復數系數??p和??s是通過應用嚴格耦合波分析（RCWA），也被稱為傅里葉模態法（FMM）來計算。因此，在研究光柵樣品的情況下，這些系數也可以是特定衍射階數的瑞利系數。
橢圓偏振對小厚度變化的敏感性
為了評估橢偏儀對涂層厚度即使是非常小的變化的敏感性，對10納米厚的二氧化硅層和10.1納米厚的二氧化硅膜的結果進行了比較。即使是厚度的微小變化，1埃的差異也高于普通橢圓偏振的分辨率（0.02°為??，0.1°為??*）。因此，即使是涂層中的亞納米變化也可以通過橢偏儀來測量。
* 數值根據Woollam et al., Proc. SPIE 10294, 1029402 (1999)
仿真結果與參考文獻的比較
被研究的SiO2層厚度變化為1埃時，??和??的差異。
展開 
VirtualLab之非傍軸衍射分束器的設計與嚴格分析
因此，通常使用的傍軸建模方法變得不準確，需要嚴格的技術。因此，在這個例子中，迭代傅里葉變換算法（IFTA）和薄元件近似（TEA）被用于衍射光學元件（DOE）的初步設計，并且之后使用傅里葉模式方法（FMM）也稱為嚴格耦合波分析（RCWA）進行嚴格的性能評估，包括在高度變化的情況下對優點函數變化的研究。
任務
? 使用傍軸近似（TEA）進行衍射1:7×7光束分束器的初步設計，用于結構設計部分。
? 使用嚴格分析（FMM/RCWA）對性能進行分析和進一步優化，以提高均勻性并評估零階的影響。
模擬與設置：工具簡介與整體流程概覽
連接建模技術：衍射光束分束器
通過配置助手和IFTA進行相位設計
將傳輸函數轉化為結構
衍射光束分束器表面
衍射光束求解器 - TEA & FMM
光柵級數 & 可編程光柵分析器
設計與評估結果：
? 相位函數設計
? 結構設計
? TEA 評估
? FMM 評估
? 高度縮放檢查（用于優化/容限）
僅相位傳輸設計
結構設計
使用TEA進行性能評估
使用FMM進行性能評估
進一步的分析（優化后，容差分析）
進一步優化 - 調整設計#1的零階
進一步優化 - 調整設計#2的零階
進一步優化 - 調整設計#3的零階
展開 VirtualLab：元件內部場分析儀FMM
?
?摘要
Field Inside Component Analyzer: FMM使用戶能夠分析電磁場在微納米結構內部的分布。為此，任意周期結構(包括透射和反射、介質或金屬光柵)內的場通過應用傅里葉模態方法/嚴格耦合波分析法(FMM/RCWA)來計算。還可以指定場的哪一部分應該可視化:前向傳播的場、后向傳播的場或兩者都要可視化。
尋找元件內部場分析儀:FMM
元件內部場分析儀:FMM是光柵光學設置的專用功能，可提供光柵結構內部電磁場的可視化。
評估模式
為了更容易地區分入射場、反射場和透射場，可以只計算前向或后向傳播模式，或兩者的結合。
前向傳播模式 后向傳播模式 前向和后向傳播模式
評估區域
光柵類型
元件內部場分析儀可以對任意形狀的光柵結構進行分析。這里有幾個例子。
光柵表面采樣
光柵表面采樣
對光柵結構進行充分的采樣意味著采樣效應不應明顯地影響產生的場。例如，如果RCWA層分解太粗糙，則可能會由于剖面中的大采樣間隔而產生額外的影響。
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展開 [VirtualLab] 非傍軸衍射分束器的設計與嚴格分析
因此，通常使用的傍軸建模方法變得不準確，需要嚴格的技術。因此，在這個例子中，迭代傅里葉變換算法（IFTA）和薄元件近似（TEA）被用于衍射光學元件（DOE）的初步設計，并且之后使用傅里葉模式方法（FMM）也稱為嚴格耦合波分析（RCWA）進行嚴格的性能評估，包括在高度變化的情況下對優點函數變化的研究。
任務
? 使用傍軸近似（TEA）進行衍射1:7×7光束分束器的初步設計，用于結構設計部分。
? 使用嚴格分析（FMM/RCWA）對性能進行分析和進一步優化，以提高均勻性并評估零階的影響。
模擬與設置：工具簡介與整體流程概覽
連接建模技術：衍射光束分束器
通過配置助手和IFTA進行相位設計
將傳輸函數轉化為結構
衍射光束分束器表面
衍射光束求解器 - TEA & FMM
光柵級數 & 可編程光柵分析器
設計與評估結果：
? 相位函數設計
? 結構設計
? TEA 評估
? FMM 評估
? 高度縮放檢查（用于優化/容限）
僅相位傳輸設計
結構設計
使用TEA進行性能評估
使用FMM進行性能評估
進一步的分析（優化后，容差分析）
進一步優化 - 調整設計#1的零階
進一步優化 - 調整設計#2的零階
進一步優化 - 調整設計#3的零階
展開 VirtualLab：非傍軸衍射分束器的設計與嚴格分析
因此，通常使用的傍軸建模方法變得不準確，需要嚴格的技術。因此，在這個例子中，迭代傅里葉變換算法（IFTA）和薄元件近似（TEA）被用于衍射光學元件（DOE）的初步設計，并且之后使用傅里葉模式方法（FMM）也稱為嚴格耦合波分析（RCWA）進行嚴格的性能評估，包括在高度變化的情況下對優點函數變化的研究。
任務
? 使用傍軸近似（TEA）進行衍射1:7×7光束分束器的初步設計，用于結構設計部分。
? 使用嚴格分析（FMM/RCWA）對性能進行分析和進一步優化，以提高均勻性并評估零階的影響。
模擬與設置：工具簡介與整體流程概覽
連接建模技術：衍射光束分束器
通過配置助手和IFTA進行相位設計
將傳輸函數轉化為結構
衍射光束分束器表面
衍射光束求解器 - TEA & FMM
光柵級數 & 可編程光柵分析器
設計與評估結果：
? 相位函數設計
? 結構設計
? TEA 評估
? FMM 評估
? 高度縮放檢查（用于優化/容限）
僅相位傳輸設計
結構設計
使用TEA進行性能評估
使用FMM進行性能評估
進一步的分析（優化后，容差分析）
進一步優化 - 調整設計#1的零階
進一步優化 - 調整設計#2的零階
進一步優化 - 調整設計#3的零階
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