摘要
光栅结构广泛用于光谱仪、近眼显示系统等多种应用。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态方法（FMM）以简易的方式提供对任意光栅结构的严格分析。在光栅工具箱中，可以通过使用堆栈内的各种接口或/和介质来配置光栅结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面是人性化的，并且可用于生成更复杂的光栅结构。 本用例中，介绍了基于界面的光栅结构的配置具体操作流程。
本用例展示了......
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构，例如：
- 矩形光栅界面
- 过渡点列表界面
- 锯齿光栅界面
- 正弦光栅界面
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
光栅工具箱初始化
•初始化
- 开始
光栅
通用光栅光路图
•注意：使用特殊类型的光栅，例如： 矩形形状，
可直接选择特定的光路图。
光栅结构设置
•首先，必须定义基板（基块“Base Block”）的厚度和材料。
•在VirtualLab中，光栅结构在所谓的堆栈（stack）中定义。
•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
•例如，选择第一个界面上的堆栈。
堆栈编辑器
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中，可以从目录中添加或插入界面。
•VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。
矩形光栅界面
•一种可能的界面是矩形光栅界面。
•此类界面适用于简单二元结构的配置。
•在此示例中，由银制成的光栅位于玻璃基板上。
•为此，增加了一个平面界面，以便将光栅结构与基块分开。
•在堆栈编辑器的视图中，根据折射率（黑暗表示更高），其他颜色表示不同的材料。
矩形光栅界面
•请注意：界面的顺序始终从基板表面开始计算。
•所选界面在视图中以红色突出显示。
•此外，此处无法定义光栅前方的介质（指最后一个接界面后面的介质）。 它自动取自光栅元件前面的材料。
•可以在光路编辑器（Light Path Editor）中更改此材质。
•堆栈周期（Stack Period）允许控制整个配置的周期。
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
•如果是简单的光栅结构，建议选择“取决于界面周期”（Dependent from Period of Interface）选项，并选择适当的周期性界面索引。
矩形光栅界面参数
•矩形光栅界面由以下参数定义
- 狭缝宽度（绝对或相对）
- 光栅周期
- 调制深度
•可以选择设置横向移位和旋转。
高级选项和信息
•在传播菜单中，有几个高级选项可用。
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
•可以设置总级次数或衰逝波级次数
（evanescent orders）。
•如果考虑金属光栅，这项功能非常实用。
•相反，在介质光栅的情况下，默认设置就足够了。
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
•层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。
•此外，有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
•分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。
过渡点列表界面
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
•同样，平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。
过渡点列表参数
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
•上限（Upper Limit）必须设置为大于所需光栅周期一半的值，但在周期性结构的情况下自动设置。
•必须在周期化（Periodization）选项卡中设置此界面的周期。
•此处，可以定义x方向和y方向的周期。
•在这种情况下，可以忽略内部和外部定义区域的设置，因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。
高级选项及信息
•同样，可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。
正弦光栅界面
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
•如果使用单个界面来描述光栅结构，则会自动选择材料：
- 脊的材料：基板的材料
- 凹槽材料：光栅前面的材料
正弦光栅界面参数
- 正弦光栅界面也由以下参数定义：
•光栅周期
•调制深度
- 可以选择设置横向移位和旋转。
- 由于这是光栅界面（类似于矩形和锯齿借口），因此不必选择周期。
高级选项和信息
•同样，可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。
高级选项及信息
•如果增加层数（例如，增加2倍），则离散化变得光滑。
锯齿光栅界面
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。
•如果使用单个界面来描述光栅结构，则会自动选择材料：
- 脊的材料：基板的材料
- 凹槽材料：光栅前面的材料
锯齿光栅界面参数
•锯齿光栅界面也由以下参数定义：
- 光栅周期
- 调制深度
•此外，闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
•可以选择设置横向移位和旋转。
•由于这是光栅界面（类似矩形和正弦型），因此不必选择周期。
高级选项和信息
•同样，可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
探测器位置的注释
关于探测器位置的注释
•在VirtualLab中，探测器默认位于基板后面的空气中。
•如果光栅包含在复杂的光学装置中，则必须这样做。
•但是，完美的平面和平行基板可能会产生一些干涉效应，而实际情况并非如此。
•因此，为了计算光栅效率，应将探测器设置在基板材料内（同样适用于大多数光栅评估软件）。
•可以避免这些干涉效应的不良影响。
文件信息
更多阅览
-Configuration of Grating Structures by Using Special Media
-Blazed Grating Analysis by Fourier Modal Method
-Ultrasparse Dielectric Nanowire Grid Polarizers |
