超构光栅构建——实例讨论
摘要
超构光栅通常由具有空间变化参数的纳米柱组成，与传统光栅相比，它具有优越的性能。可以借助支柱介质在 VirtualLab Fusion 中设置此类光栅，在本例中，我们将展示如何正确配置超构光栅设置。这包括介质、材料的配置、支柱的几何形状以及支柱的空间分布。还给出了有关空间频率数量设置的附加提示。
超构光栅结构和建模
VirtualLab Fusion提供：
Pillar Medium (General)，用于构建超构光栅和其他类似结构，以安排圆形/矩形纳米柱的分布;
Fourier modal method (FMM)用于严格分析由此配置的超构光栅在衍射效率，偏振灵敏度等方面的性能。
光栅周围介质
• 光栅前后的介质在光学设置编辑器中设置。
• 这些介质必须根据调查的实际 情况进行配置。
• 作为光栅效率分析的惯例，衬底与周围介质之间的菲涅耳损耗通常被忽略(即结构衬底的介质与其背后的介质应相同)。
光栅堆栈内部材料
• 超构光栅堆栈由Pillar Medium(General)和从两侧夹入介质的两个平面接口组成。
• Pillar Medium(General)的配置对话框中，有两种材料需要配置:柱子的材料和填充柱子间空间的材料。
• 这两种材料的配置都独立于系统中的任何其他材料。这意味着实现对物理现实的正确描述(即嵌入介质与填充柱子之间空间的介质一致)是用户的责任。
单柱几何配置
柱子的分布
• 各柱子在分布(超构结构周期)中的横向位置(x, y)和直径可以自由配置。
• 有几种方法可以做到这一点:
• 逐个柱子，手动;
• 一次性定义在等距网格;
• 使用导入的数组，其中包含定义每个柱子的横向位置和直径的数据。
• 柱子的位置可以任意变化，无论是直接，或偏离其原始位置。
数值参数设置
• 为了从FMM/RCWA模拟中获得收敛的结果，必须使用足够多的空间频率。
• 对于超构光栅(通常由阵列，1D或2D柱组成)，我们建议执行收敛测试，以确保算法的数值收敛。
• 对于1D超构光栅(例如，blazed超构光栅)，应分别检查x和y方向所需的空间频率数量。
例1:一维Blazed 超构光栅
材料和介质的配置
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柱子几何及分布
空间频率数
例2:二维光束分离超构光栅
材料和介质的配置
柱子几何及分布
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