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它們能夠以任意角度衍射光線，綜合其波長和角度選擇性，使得光學(xué)系統(tǒng)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更緊湊、更輕，而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)通常需要使用棱鏡和自由曲面來達(dá)到同樣的性能，會導(dǎo)致系統(tǒng)更復(fù)雜，體積更龐大。 OpticStudio一直可以模擬光柵，但沒有考慮衍射效率。為了準(zhǔn)確地反映衍射光線的衍射效率和偏振態(tài)，就必須在模擬時(shí)考慮光柵的微觀結(jié)構(gòu)等特性。 本文將討論兩個(gè)用來模擬梯形和階梯光柵的DLL。

概述這篇文章介紹了： 如何使用 RCWA 求解器分析周期性多層結(jié)構(gòu)（如光子晶體、衍射光柵）的光學(xué)響應(yīng)； RCWA 求解器的原理：在傅里葉域中劃分均勻?qū)樱⑼ㄟ^ S 矩陣雙向傳播計(jì)算透射、反射及各個(gè)光柵階的功率； 如何設(shè)置入射平面波的傳播方向（X/Y/Z 軸）、角度（θ/?）和偏振（s/p），以及反向傳播的兩種模式（鏡像 k 矢量和反向 k 矢量）； 對比 RCWA

正確計(jì)算光線的相位需要把電場逆向傳播到薄膜起始的位置，並且修正薄膜的相位計(jì)算方式為沿著光線方向，而不是表面法向量方向。Zemax OpticStudio把這些稱之為 “ray” 係數(shù)。因?yàn)楣饴窂介L是沿著光線方向計(jì)算的，並且光線長度在薄膜中會隨著角度增加，因此光線的相位會以 1/cos(theta) 的變化方式近似，這樣才是增加膜層相位的光路徑長時(shí)，正確表示方式。

RCWA方法工作流程范例說明 在此用垂直表面的入射光和25個(gè)波長條件執(zhí)行GratingExport_FDTD_RCWA_workflow.lsf。這使我們能夠快速比較FDTD和RCWA的結(jié)果。稍后，使用RCWA可以相對快速地模擬全范圍的角度和波長。

同樣，我們可以調(diào)整周期以控制衍射角度。進(jìn)一步改進(jìn)模型在此演示中，我們在兩種不同條件下進(jìn)行了仿真，以突出這些結(jié)構(gòu)的衍射特性。在實(shí)際應(yīng)用中，您可以進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化或進(jìn)行簡單掃描，來自動找到所需波長下液晶單元的最佳厚度。相關(guān)文獻(xiàn)Katarzyna A.

Lumerical RCWA 或 FDTD 來模擬衍射光柵；3.Speos 生成光輻射圖和人眼感知仿真結(jié)果。

摘要非傍軸衍射光束分束器的直接設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。由于衍射角度相當(dāng)大，元件的特征尺寸與光的波長相近。因此，通常使用的傍軸建模方法變得不準(zhǔn)確，需要嚴(yán)格的技術(shù)。

摘要 非傍軸衍射光束分束器的直接設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。由于衍射角度相當(dāng)大，元件的特征尺寸與光的波長相近。因此，通常使用的傍軸建模方法變得不準(zhǔn)確，需要嚴(yán)格的技術(shù)。

全息能夠?qū)⒐饩€衍射到任何所需的角度，其波長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長期以來一直支持理想全息的模擬。然而，為了準(zhǔn)確地說明體全息的特性，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)化等高級分析。

2.2 Ansys Lumerical FDTD/RCWA：亞波長光柵設(shè)計(jì)聚焦納米級表面浮雕光柵仿真建模，是衍射波導(dǎo)核心器件設(shè)計(jì)關(guān)鍵： 采用嚴(yán)格耦合波分析（RCWA）與時(shí)域有限差分（FDTD）求解器，建模輸入、輸出耦合光柵衍射特性； 優(yōu)化光柵核心參數(shù)，適配530nm基準(zhǔn)波長、1.52折射率波導(dǎo)材料； 導(dǎo)出JSON光柵數(shù)據(jù)文件與.sop插件文件，以表面屬性形式接入Speos

摘要非傍軸衍射光束分束器的直接設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。由于衍射角度相當(dāng)大，元件的特征尺寸與光的波長相近。因此，通常使用的傍軸建模方法變得不準(zhǔn)確，需要嚴(yán)格的技術(shù)。

摘要非傍軸衍射光束分束器的直接設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。由于衍射角度相當(dāng)大，元件的特征尺寸與光的波長相近。因此，通常使用的傍軸建模方法變得不準(zhǔn)確，需要嚴(yán)格的技術(shù)。

摘要 非傍軸衍射光束分束器的直接設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。由于衍射角度相當(dāng)大，元件的特征尺寸與光的波長相近。因此，通常使用的傍軸建模方法變得不準(zhǔn)確，需要嚴(yán)格的技術(shù)。

輸入以下資料到評價(jià)函數(shù)中，目的是計(jì)算主光線在出瞳面上的位置、角度以及到像面所經(jīng)過的光程。

2.在Lumerical中的光柵設(shè)計(jì)，本例中基于波導(dǎo)的AR系統(tǒng)依靠衍射光柵來控制光束在波導(dǎo)中的傳播。利用RCWA求解器模擬了光柵的周期波長尺度結(jié)構(gòu)，將耦合光柵、出耦合光柵和擴(kuò)展光柵的衍射屬性保存在JSON數(shù)據(jù)文件中，該文件充分描述了所有入射角和波長的結(jié)構(gòu)，并且作為表面屬性導(dǎo)入Speos，用以在光線在計(jì)算中模擬亞波長結(jié)構(gòu)的屬性，用于Speos系統(tǒng)級研究。

Opt. 36, 5717-5727 (1997) 衍射效率與傾斜角度 在VirtualLab Fusion中通過傅里葉模態(tài)法（FMM）（也稱為RCWA）進(jìn)行仿真。 參考文獻(xiàn)：J.

□ 不同波長/偏振態(tài)下的衍射效率不同，不同入射角度下的衍射效率也不同。□ 為了解決角度相關(guān)的衍射行為，可能需要指定k域(角空間)的采樣點(diǎn)。請參閱下面的示例以進(jìn)一步說明。

Opt. 36, 5717-5727 (1997) 衍射效率與傾斜角度 在VirtualLab Fusion中通過傅里葉模態(tài)法（FMM）（也稱為RCWA）進(jìn)行仿真。 參考文獻(xiàn)：J.

?并不總是需要考慮所有的衍射級，我們建議只使用那些感興趣的，以確保更有效的模擬。?光柵級次通道的選擇不影響FMM計(jì)算中的內(nèi)部衍射級次(即精度)。光柵的角度響應(yīng)?在VirtualLab Fusion中，光柵元件的運(yùn)算符通過FMM(又名RCWA)在k域中建模。?對于給定的光柵，其衍射行為與輸入場有關(guān)。

? 不同波長/偏振態(tài)下的衍射效率不同，不同入射角度下的衍射效率也不同。? 為了解決角度相關(guān)的衍射行為，可能需要指定k域(角空間)的采樣點(diǎn)。請參閱下面的示例以進(jìn)一步說明。