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VirtualLab：衍射角計(jì)算器

摘要


 

衍射光柵的定義特征是其結(jié)構(gòu)的周期性，正如傅立葉理論所預(yù)測(cè)的那樣，這會(huì)導(dǎo)致入射光在透射和反射方面被分割成一組離散的級(jí)次。這些傳播級(jí)次的數(shù)量，以及每個(gè)傳播級(jí)次的偏轉(zhuǎn)角，取決于輻射的波長(zhǎng)、光柵前后介質(zhì)的折射率、結(jié)構(gòu)的周期和入射角。這種相關(guān)性在數(shù)學(xué)上被編碼在光柵方程中。在這個(gè)用例中，我們介紹了VirtualLab Fusion的衍射角計(jì)算器，這是一個(gè)用于計(jì)算光柵方程的方便工具。

 

打開衍射角計(jì)算器 

 

可以通過“開始”選項(xiàng)卡下的“計(jì)算器”下拉列表訪問“衍射角計(jì)算器”。
 

 

設(shè)置輸入?yún)��?shù)

用戶需要輸入光柵周期、入射角、波長(zhǎng)的值，并定義光柵前后的材料。入射波和反射級(jí)次位于第一種材料中，而透射級(jí)次于第二種材料中。
 
“切換材質(zhì)”按鈕可用于交換這兩種材質(zhì)。

  

 

定義衍射級(jí)數(shù)

在“衍射階數(shù)”框中，可以選擇指定“顯示的最大級(jí)次”。此參數(shù)指定將可見的傳播級(jí)次的數(shù)量。反射和透射的最小和最大傳播級(jí)次分別顯示為反射級(jí)次范圍和透射級(jí)次范圍。

  

 

光柵方程 

衍射級(jí)數(shù)圖  

用戶可以為圖表生成一個(gè)單獨(dú)的窗口，通過單擊“單獨(dú)的圖表”可以保存和放大該窗口。此外，還提供了一個(gè)顯示衍射角的表格

 

一個(gè)例子  
 

現(xiàn)在讓我們考慮另一個(gè)例子。在這種情況下，我們選擇第一種材料作為熔融二氧化硅，第二種材料作為空氣，入射角為25°。我們將顯示的最大顯示級(jí)數(shù)為1。

 

通用光學(xué)設(shè)置中的示例 

 

 

我們采用通用光學(xué)設(shè)置來模擬類似的系統(tǒng)。衍射光柵由光柵組件描述，使用FMM/RCWA[S-矩陣]求解器。我們可以看到，這產(chǎn)生了與衍射角計(jì)算器相同的結(jié)果，其中結(jié)果直接由光柵方程計(jì)算。