光栅级次分析器

摘要

分析特定衍射级的衍射效率是光栅结构的典型建模任务。由于特征尺寸和周期较小，与使用的光波长相当，因此必须通过严格的方法计算效率。众所周知的FMM或RCWA是解决此任务的一种常用算法，在VirtualLab Fusion中也可用。这种全矢量方法的结果是复数瑞利系数，它包含每阶所需的所有场信息，从中可以获得相应的效率。VirtualLab Fusion中的光栅顺序分析器帮助我们生成并以图像方式显示复杂光栅结构（一维/二维周期）的所有信息。

 

光栅规格

 

•为了演示光栅阶数分析器，使用了具有正弦光栅形状的一维光栅以及多层光栅。

•操作中的层，提供高反射（HR）功能。

•光栅参数在堆栈中设定，其通过光栅组件的编辑对话框中完成。

 

光栅级次分析器设置

 

•定义光栅结构后，可使用所需的光栅级次分析器计算瑞利系数和相关衍射特性。

•此外，各种输出选项可用于显示结果。

•这是通过分析器的编辑对话框完成的，该对话框通过双击光学设置视图中的相应元件显示。

 

通用设置

 

•在“常规”选项卡中，您可以选择分析透射或反射。

•此外，您可以指定光栅分析器输出需要的文件。

−级次收集：生成一种类型的文档，该文档提供视场/光强在级次中的分布方式的可视化表示，并包含以数字形式显示的信息。级次收集是为传输和反射单独生成的。有关级次收集文档的更多信息，请参见下一张幻灯片。

−单级次输出：激活菜单右侧的“单级次”选项卡。（见下页）

−总和传输，吸收和反射：相应的信息（即，能量在这三种效应中如何分布，不进一步将结果细分为单个光栅级次，而是作为总值）将显示在探测器结果选项卡中，或作为参数运行或参数优化的结果。

−极坐标图（角度）：生成另一个文档，该文档提供不同显示光栅级次的可视化，其中显示的角度对应于级次的衍射角，半径表示效率。这种类型的可视化仅限于单个平面。有关极坐标图文档的更多信息，请参见下一张幻灯片。

 

单级次设置

 

•在“常规”选项卡中选择“单级次输出”选项时，激活“单级次”选项。您可以在其中选择应记录的单级次信息。

•单级次输出控制是否提供有关单个级次（衍射角、效率、瑞利系数…）的信息（取决于模拟的运行方式，在探测器结果选项卡中，或作为参数运行或参数优化的结果）。

•如果您想使用参数运行或VirtualLab Fusion的参数优化来分析和优化特定级次的光栅，此选项非常有用。

 

单级次设置

 

探测器选项卡中的输出

•如果光栅级次分析器在光学设置中处理，则单阶输出值记录在探测器结果选项卡中。

•这些值在参数运行和参数优化中也可用。

 

在极坐标图中输出数据

•光栅级次分析仪的极坐标图输出绘制了反射级次和透射级次的效率与x-z平面中的角度的关系。

•它还提供了显示所有级次的角度和效率的表格。

 

极坐标图中设置

 

光栅级次输出

 

级次设置

 

级次设置

•在属性浏览器的View选项卡中，用户可以进一步配置信息如何显示。

•从视觉角度来看，最重要的是颜色设置——可以为视图选择背景颜色，以及颜色查找表来表示显示数据的值。

 

级次设置

 

用户设置特定级次示例 

 

用户设置特定级次示例

 

用户设置特定级次示例

 

圆锥衍射的可视化 

•在光栅配置对话框的位置/方向面板中，可以改变光栅相对于光源的方向。

•对于这个用例，我们使用Theta = 40°和以PHI = 40°为例。

 

效率与衍射级次

 

效率与给定距离的衍射级次位置

 

效率与衍射级次的笛卡尔角度