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                                                                           

 

 

文件信息

                                        

 

进一步阅读
• Configuration of Grating Structures by Using Interfaces

• Configuration of Grating Structures by Using Special Media

• VirtualLab Fusion Technology – FMM / RCWA [S-Matrix]