摘要
透鏡是一種透射光學(xué)裝置，通過改變光的相位使光聚焦或散焦。與傳統(tǒng)透鏡不同，超透鏡的優(yōu)點是能夠在非常薄的層中實現(xiàn)所需的相位變化，使用的結(jié)構(gòu)尺寸在波長量級及以下，而不需要復(fù)雜和體積龐大的透鏡組。在這個例子中，我們展示了使用圓柱形介電納米柱超構(gòu)透鏡的設(shè)計過程。由于其納米級結(jié)構(gòu)和高折射率對比度，電磁場的全矢量建模是必不可少的。對于初始配置，使用E. Bayata工作中的參數(shù)。
設(shè)計任務(wù)
仿真與設(shè)置：單平臺互操作性
連接建模技術(shù)：超構(gòu)透鏡
超構(gòu)透鏡(柱結(jié)構(gòu)分析)
傳播到焦點
探測器
周期性微納米結(jié)構(gòu)可用的建模技術(shù)：
作為一種嚴(yán)格的特征模態(tài)求解器，傅里葉模態(tài)法(也稱為嚴(yán)格耦合波分析，RCWA)提供了非常高的精度。雖然計算可能需要一段時間，但對于像這樣復(fù)雜的系統(tǒng)，高精度是絕對必要的。
連接建模技術(shù)：自由空間傳播
超構(gòu)透鏡(柱結(jié)構(gòu)分析)
傳播到焦點
探測器
自由空間傳播可用的建模技術(shù)：
當(dāng)我們將場傳播到焦點時，我們預(yù)計衍射效應(yīng)會起作用。為此，選擇傅里葉域技術(shù)來模擬這一自由空間傳播步驟，因為它們在速度和精度之間提供了很好的折衷。
連接建模技術(shù)：探測器
超構(gòu)透鏡(柱結(jié)構(gòu)分析)
傳播到焦點
探測器
在不同物理值的探測器建模方面具有完全的靈活性，包括：
• 輻射度測量，例如輻照度，強度
• 光度測量，例如光照度，光亮度
• 橫向范圍測量(例如FWHM)
超構(gòu)透鏡設(shè)計流程
為設(shè)計創(chuàng)建理想相位
柱直徑與相位值
柱分布設(shè)計
根據(jù)所選擇的元胞類型所提供的光學(xué)函數(shù)和相位值，可以設(shè)計橫向分布。在這一步中使用一個模塊代碼，該模塊代碼選擇合適的柱直徑來生成所需相位的橫向分布。
柱分布設(shè)計
在設(shè)計柱形分布時，將超構(gòu)透鏡的預(yù)期響應(yīng)和與初始期望函數(shù)的偏差作為輸出：
設(shè)置超構(gòu)透鏡
設(shè)置超構(gòu)透鏡
生成的超結(jié)構(gòu)
模擬工作流程步驟#1
為了對柱結(jié)構(gòu)的功能進(jìn)行建模，采用了傅里葉模態(tài)法(FMM，也稱為RCWA)。為此，使用帶有通用光柵元件的光柵專用光學(xué)裝置。與設(shè)計階段使用的方法相反，現(xiàn)在的結(jié)果相位包括鄰近不同柱的相互作用。
步驟#1： 光柵專用光學(xué)裝置 結(jié)果：超構(gòu)透鏡后的相位（以及振幅未顯示）
模擬工作流程步驟#2
在第二步中，使用存儲函數(shù)元件將實際結(jié)構(gòu)計算的函數(shù)進(jìn)一步傳播到通用光學(xué)設(shè)置中。
對比
導(dǎo)出柱結(jié)構(gòu)
為了導(dǎo)出所設(shè)計的柱結(jié)構(gòu)，通過模塊支持GDSII和基于文本的導(dǎo)出。
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