摘要
光柵結構廣泛用于光譜儀、近眼顯示系統等多種應用。VirtualLab Fusion通過應用傅立葉模態方法（FMM）以簡易的方式提供對任意光柵結構的嚴格分析。在光柵工具箱中，可以通過使用堆棧內的各種接口或/和介質來配置光柵結構。 用于設置堆棧幾何形狀的用戶界面是人性化的，并且可用于生成更復雜的光柵結構。 本用例中，介紹了基于界面的光柵結構的配置具體操作流程。
本用例展示了......
•如何使用界面配置光柵工具箱中的光柵結構，例如：
- 矩形光柵界面
- 過渡點列表界面
- 鋸齒光柵界面
- 正弦光柵界面
•如何在計算之前更改高級選項并檢查定義的結構。
光柵工具箱初始化
•初始化
- 開始
光柵
通用光柵光路圖
•注意：使用特殊類型的光柵，例如： 矩形形狀，
可直接選擇特定的光路圖。
光柵結構設置
•首先，必須定義基板（基塊“Base Block”）的厚度和材料。
•在VirtualLab中，光柵結構在所謂的堆棧（stack）中定義。
•堆棧可以附到基板的一側或兩側。
•例如，選擇第一個界面上的堆棧。
堆棧編輯器
•在堆棧編輯器(Stack Editor)中，可以從目錄中添加或插入界面。
•VirtualLab的目錄提供了幾種類型的界面。 所有界面都可以用來定義光柵。
矩形光柵界面
•一種可能的界面是矩形光柵界面。
•此類界面適用于簡單二元結構的配置。
•在此示例中，由銀制成的光柵位于玻璃基板上。
•為此，增加了一個平面界面，以便將光柵結構與基塊分開。
•在堆棧編輯器的視圖中，根據折射率（黑暗表示更高），其他顏色表示不同的材料。
矩形光柵界面
•請注意：界面的順序始終從基板表面開始計算。
•所選界面在視圖中以紅色突出顯示。
•此外，此處無法定義光柵前方的介質（指最后一個接界面后面的介質）。 它自動取自光柵元件前面的材料。
•可以在光路編輯器（Light Path Editor）中更改此材質。
•堆棧周期（Stack Period）允許控制整個配置的周期。
•此周期也適用于FMM算法的周期性邊界條件。
•如果是簡單的光柵結構，建議選擇“取決于界面周期”（Dependent from Period of Interface）選項，并選擇適當的周期性界面索引。
矩形光柵界面參數
•矩形光柵界面由以下參數定義
- 狹縫寬度（絕對或相對）
- 光柵周期
- 調制深度
•可以選擇設置橫向移位和旋轉。
高級選項和信息
•在傳播菜單中，有幾個高級選項可用。
•傳播方法選項卡允許編輯FMM算法的精度設置。
•可以設置總級次數或衰逝波級次數
（evanescent orders）。
•如果考慮金屬光柵，這項功能非常實用。
•相反，在介質光柵的情況下，默認設置就足夠了。
•高級設置(Advanced Settings)選項卡可提供有關結構分解的信息。
•層分解(Layer Decomposition)和過渡點分解(Transition Point Decomposition)設置可用于調整結構的離散化。 默認設置適用于幾乎所有光柵結構。
•此外，有關數量的信息提供了層數和過渡點的信息。
•分解預覽(Decomposition Preview)按鈕提供用于FMM計算的結構數據的描述。 折射率由色標表示。
過渡點列表界面
•另一種可用于光柵配置的界面是過渡點列表界面。
•此界面允許根據周期內不同位置的高度值配置結構。
•同樣，平面界面用于將光柵材料或介質與其中一個基板分離。
過渡點列表參數
•過渡點列表界面由包含x位置和高度數據的列表定義。
•上限（Upper Limit）必須設置為大于所需光柵周期一半的值，但在周期性結構的情況下自動設置。
•必須在周期化（Periodization）選項卡中設置此界面的周期。
•此處，可以定義x方向和y方向的周期。
•在這種情況下，可以忽略內部和外部定義區域的設置，因為接口的擴展已經被周期性邊界條件截斷。
高級選項及信息
•同樣，可以在高級設置選項卡頁面上調整和研究分解結構的數據。
正弦光柵界面
•另一種可用于配置光柵的界面是正弦光柵界面。
•此界面允許配置具有平滑形狀的正弦函數類型的光柵。
•如果使用單個界面來描述光柵結構，則會自動選擇材料：
- 脊的材料：基板的材料
- 凹槽材料：光柵前面的材料
正弦光柵界面參數
- 正弦光柵界面也由以下參數定義：
•光柵周期
•調制深度
- 可以選擇設置橫向移位和旋轉。
- 由于這是光柵界面（類似于矩形和鋸齒借口），因此不必選擇周期。
高級選項和信息
•同樣，可以在高級設置選項卡中調整和研究分解結構的數據。
高級選項及信息
•如果增加層數（例如，增加2倍），則離散化變得光滑。
鋸齒光柵界面
•另一種可用于光柵配置的界面是鋸齒光柵界面。
•此界面允許配置閃耀結構的光柵。
•如果使用單個界面來描述光柵結構，則會自動選擇材料：
- 脊的材料：基板的材料
- 凹槽材料：光柵前面的材料
鋸齒光柵界面參數
•鋸齒光柵界面也由以下參數定義：
- 光柵周期
- 調制深度
•此外，閃耀的方向可以是通過設定傾斜度進行調整。
•可以選擇設置橫向移位和旋轉。
•由于這是光柵界面（類似矩形和正弦型），因此不必選擇周期。
高級選項和信息
•同樣，可以在高級設置中調整和研究分解結構的數據。
探測器位置的注釋
關于探測器位置的注釋
•在VirtualLab中，探測器默認位于基板后面的空氣中。
•如果光柵包含在復雜的光學裝置中，則必須這樣做。
•但是，完美的平面和平行基板可能會產生一些干涉效應，而實際情況并非如此。
•因此，為了計算光柵效率，應將探測器設置在基板材料內（同樣適用于大多數光柵評估軟件）。
•可以避免這些干涉效應的不良影響。
文件信息
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