光柵結構
關注創建者：匿名 創建時間：2022-02-16
光柵結構的視頻教程
MCGrating 光柵設計軟件
軟件具有直觀的可視化界面，可設計各種光柵結構：方波全息光柵，閃耀光柵，正弦、梯形、三角形、三點折線式及其它許多結構光柵等。包含衍射光柵、結構、衍射光學元件、光伏系統和光譜光柵。光柵的特征尺寸可以從納米到毫米量級。同時可以計算衍射效率、近場、偏振、反射、透射以及內部場。全息光柵、布拉格光柵、表面光柵、光子晶體、衍射光束分束器、偏光器、抗反射各種定制特性可以使用戶分析和優化用戶自定義結構的光柵。
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光柵結構的實例教程
摘要
復雜光學光柵結構被廣泛用于多種應用，如光譜儀、近眼顯示系統等。利用傅里葉模態法(FMM，或稱RCWA) VirtualLab Fusion 提供了一種用于任意光柵結構嚴格分析的簡單方法。利用圖形用戶界面，用戶可以設置堆棧的幾何形狀，從而產生復雜的光柵結構。本案例主要集中于具有二維周期光柵結構的配置。
1. 本案例主要說明：
? 如何在光柵工具箱中配置二維光柵結構，通過：
- 基于介質的定義類型
- 基于表面的定義類型
? 計算前如何改變高級選型并檢查定義的結構。
? 注意：在VirtualLab中，具有二維周期性的光柵結構稱作3D光柵。因此，層狀光柵(一維光柵)被稱為2D光柵。
2. 光柵工具箱初始化
? 初始化
- 開始→
光柵→
一般光柵光路圖(3D光柵)
? 注意：對于特殊類型的光柵，如柱狀光柵，可以直接選擇特定的光路圖。
3. 光柵結構配置
? 首先，必須先定義基底的厚度與材料
? 在VirtualLab中，光柵結構有一個所謂的堆棧進行定義
? 堆棧可以附屬在基底的一側或兩側。
? 例如，堆棧選擇附屬在第一表面。
基于介質的定義類型
(例如：柱狀光柵)
1. 堆棧編輯器
? 在堆棧編輯器中，可以從庫中增加和插入界面和介質。
? 為了以特殊材料定義光柵，必須添加兩個平面界面作為邊界。
? 兩個平面界面間的介質可以使均勻的，也可以是調制的。
? 通過使用后者，可以非常有效地描述復雜的光柵結構，如柱狀光柵。、
2.
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復雜光學光柵結構被廣泛用于多種應用，如光譜儀、近眼顯示系統等。利用傅里葉模態法(FMM，或稱RCWA) VirtualLab Fusion 提供了一種用于任意光柵結構嚴格分析的簡單方法。利用圖形用戶界面，用戶可以設置堆棧的幾何形狀，從而產生復雜的光柵結構。本案例主要集中于具有二維周期光柵結構的配置。
1. 本案例主要說明：
? 如何在光柵工具箱中配置二維光柵結構，通過：
- 基于介質的定義類型
- 基于表面的定義類型
? 計算前如何改變高級選型并檢查定義的結構。
? 注意：在VirtualLab中，具有二維周期性的光柵結構稱作3D光柵。因此，層狀光柵(一維光柵)被稱為2D光柵。
2. 光柵工具箱初始化
? 初始化
- 開始→
光柵→
一般光柵光路圖(3D光柵)
? 注意：對于特殊類型的光柵，如柱狀光柵，可以直接選擇特定的光路圖。
3. 光柵結構配置
? 首先，必須先定義基底的厚度與材料
? 在VirtualLab中，光柵結構有一個所謂的堆棧進行定義
? 堆棧可以附屬在基底的一側或兩側。
? 例如，堆棧選擇附屬在第一表面。
基于介質的定義類型
(例如：柱狀光柵)
1. 堆棧編輯器
? 在堆棧編輯器中，可以從庫中增加和插入界面和介質。
? 為了以特殊材料定義光柵，必須添加兩個平面界面作為邊界。
? 兩個平面界面間的介質可以使均勻的，也可以是調制的。
? 通過使用后者，可以非常有效地描述復雜的光柵結構，如柱狀光柵。、
2. 柱狀光柵介質
? 在庫目錄“LightTrans Defined”中，在柱狀介質庫中可以找到鉻柱。
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光柵結構廣泛用于多個應用，如光譜儀、近眼顯示系統等。通過應用傅里葉模態方法（FMM），VirtualLab Fusion以一種簡單的方法提供了任意光柵結構的嚴格分析。在光柵軟件包中，通過使用堆棧中的多個界面或/和介質可以配置光柵結構。用于設置堆棧的幾何結構的用戶界面是友好型的，可以用于產生更加復雜的光柵結構。在這個用例中，解釋了基于特殊介質光柵結構的配置。
該用例展示了…
? 在光柵工具箱中通過使用特殊介質如何配置光柵結構，如：
傾斜光柵介質
體光柵介質
? 如何在計算前改變高級選項&檢查定義的結構
光柵工具箱初始化
? 初始化
開始->
光柵->
通用光柵光路圖
? 注意：對于特殊類型光柵的使用，如體光柵，可以直接選擇特定的光路圖
光柵結構設置
? 首先，需要定義基底（底座）材料和厚度
? 在VirtualLab中，光柵結構在所謂的堆棧中定義
? 堆棧可以固定到基底的一邊或兩邊
? 這個例子中，第一個界面上的堆棧已經選中
堆棧編輯器
堆棧編輯器
涂層傾斜光柵介質
? 在目錄分類“LightTrans定義”中，可以找到涂層傾斜光柵介質。
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復雜光學光柵結構被廣泛用于多種應用，如光譜儀、近眼顯示系統等。利用傅里葉模態法(FMM，或稱RCWA) VirtualLab Fusion 提供了一種用于任意光柵結構嚴格分析的簡單方法。利用圖形用戶界面，用戶可以設置堆棧的幾何形狀，從而產生復雜的光柵結構。本案例主要集中于具有二維周期光柵結構的配置。
1. 本案例主要說明：
? 如何在光柵工具箱中配置二維光柵結構，通過：
- 基于介質的定義類型
- 基于表面的定義類型
? 計算前如何改變高級選型并檢查定義的結構。
? 注意：在VirtualLab中，具有二維周期性的光柵結構稱作3D光柵。因此，層狀光柵(一維光柵)被稱為2D光柵。
2. 光柵工具箱初始化
? 初始化
- 開始→
光柵→
一般光柵光路圖(3D光柵)
? 注意：對于特殊類型的光柵，如柱狀光柵，可以直接選擇特定的光路圖。
3. 光柵結構配置
? 首先，必須先定義基底的厚度與材料
? 在VirtualLab中，光柵結構有一個所謂的堆棧進行定義
? 堆棧可以附屬在基底的一側或兩側。
? 例如，堆棧選擇附屬在第一表面。
基于介質的定義類型
(例如：柱狀光柵)
1. 堆棧編輯器
? 在堆棧編輯器中，可以從庫中增加和插入界面和介質。
? 為了以特殊材料定義光柵，必須添加兩個平面界面作為邊界。
? 兩個平面界面間的介質可以使均勻的，也可以是調制的。
? 通過使用后者，可以非常有效地描述復雜的光柵結構，如柱狀光柵。、
2.
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光柵結構廣泛用于光譜儀、近眼顯示系統等多種應用。VirtualLab Fusion通過應用傅立葉模態方法（FMM）以簡易的方式提供對任意光柵結構的嚴格分析。在光柵工具箱中，可以通過使用堆棧內的各種接口或/和介質來配置光柵結構。 用于設置堆棧幾何形狀的用戶界面是人性化的，并且可用于生成更復雜的光柵結構。 本用例中，介紹了基于界面的光柵結構的配置具體操作流程。
本用例展示了......
?如何使用界面配置光柵工具箱中的光柵結構，例如：
- 矩形光柵界面
- 過渡點列表界面
- 鋸齒光柵界面
- 正弦光柵界面
?如何在計算之前更改高級選項并檢查定義的結構。
光柵工具箱初始化
?初始化
- 開始?
光柵?
通用光柵光路圖
?注意：使用特殊類型的光柵，例如： 矩形形狀，
可直接選擇特定的光路圖。
光柵結構設置
?首先，必須定義基板（基塊“Base Block”）的厚度和材料。
?在VirtualLab中，光柵結構在所謂的堆棧（stack）中定義。
?堆棧可以附到基板的一側或兩側。
?例如，選擇第一個界面上的堆棧。
堆棧編輯器
?在堆棧編輯器(Stack Editor)中，可以從目錄中添加或插入界面。
?VirtualLab的目錄提供了幾種類型的界面。 所有界面都可以用來定義光柵。
矩形光柵界面
?一種可能的界面是矩形光柵界面。
?此類界面適用于簡單二元結構的配置。
?在此示例中，由銀制成的光柵位于玻璃基板上。
?為此，增加了一個平面界面，以便將光柵結構與基塊分開。
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光柵結構的最新內容
圖2：波導光柵結構示意圖
3.1 光波導幾何參數
光波導尺寸140mm×21mm，厚度2mm；輸入耦合光柵尺寸10mm×15mm，輸出耦合光柵尺寸120mm×15mm，搭配專用遮光外殼結構，杜絕投影系統與波導周邊漏光問題。
4.光柵結構的導入與導出：該工作流程支持以 STEP、STL 和 GDS II 文件格式對光柵幾何結構進行標準導入與導出。
5.空間變化：用戶可以定義光柵參數在光柵不同位置處的變化方式。
1.1 靜態工作流程與動態工作流程
值得一提的是，目前 Lumerical 與 OpticStudio 之間已有兩種數據交換工作流程。
?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。
授課時間
2026/5/19（二）-5/20（三）
AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區南翔銀翔路819號中暨大廈18樓1805室
課程講師
訊技光電工程團隊及資深顧問
課程費用
4800RMB/1人次
(課程包含課程材料費、開票稅金、午餐費)
課程簡介
薄元近似法（Thin Element Approximation）
傅里葉模態法（Fourier Modal Method）
周期單元近似法（Periodic Cell Approximation）
3
光柵嚴格分析實例
閃耀光柵
亞波長光柵與偏振轉換
體全息光柵的波長和角度選擇特性
諧振光柵耦合器
4
光柵設計與優化
傾斜光柵結構參數優化
圖1 光柵結構及斯格明子形狀與位置示意圖
結構設計
仿真模型基于均勻銀（Ag）薄膜構建，在薄膜上刻蝕三條鏤空線圍成正六邊形狹縫。采用 FDTD 軟件完成建模，設置六個偏振方向不同的線偏振高斯光源，分別對應照射六組金屬狹縫，搭建完整的仿真測試體系。
真實結構光柵效應的研究25天前
對混合目鏡中衍射透鏡的真實結構引入的影響進行建模
在本周的簡訊中，我們展示了兩個例子，說明這些求解器的作用，在不同領域的應用中發揮它們的作用。
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
利用局部線性光柵近似（LLGA）電磁場求解器處理衍射光柵結構的傳播，并結合薄透鏡組元近似（TEA）和傅里葉模態法（FMM）作為基礎局部求解器。內部精度準則控制兩種算法中哪一種使用在哪個橫向位置。
在本案例中，我們將演示如何在VirtualLab Fusion中包含真實的光柵結構，從最初的光柵設計到在光導表面上的應用。
核心原理：不變光柵結構，調控掩模填充因子
與傳統方案通過修改光柵結構實現衍射效率分布調控不同，隨機掩模光柵的核心創新點在于：保持單個光柵的結構不變，通過調整掩模的填充因子（光柵結構存在概率，PGS）實現等效衍射效率的精準調控。
隨機掩模光柵被劃分為眾多方形單元，每個單元中光柵結構的存在與否呈隨機分布，而整個光柵的物理結構保持一致。
