光栅结构中场分布的严格分析

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该案例主要说明了周期性结构内电磁场分布的严格计算。出于此目的,研究了两种不同的系统:具有狭缝的矩形光栅和具有三角形状的介质光栅(等腰三角形)。

1. 建模任务1:金属光栅
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 在Ey (TE)偏振光照明下的光栅内部场分布的严格仿真。
 对于这个仿真,采用傅里叶模态法。


2. 建模任务2:介质光栅
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 在Ex (TM)和Ey (TE)偏振光照明下的光栅内部场分布的严格仿真。
 对于这个仿真,采用傅里叶模态法。


3. 建模任务
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 VirtualLab的光栅工具箱提供了场内部分量分析器,用户可以对光栅结构中的电磁场分布进行严格计算。
 通过该分析器,可以对任意形状的光栅进行研究。
 场分布计算能够检测结构内部的热点


4. TE和TM照明线性光栅

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5. 铬狭缝的分析
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 通过计算场分量,可描述多种场量,如振幅、位相、振幅平方。
 左图显示的是Ey方向的振幅平方,由于TE偏振光照明,这是唯一一个不为零的场量。
 对于金属结构,由于集肤效应,场合能量主要位于狭缝(空气)内。
 红线说明了结构的形状(手动添加)


6. 三角光栅的分析
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 左图为三角介质光栅,描述的是TE光照明的Ey分量的振幅平方。
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 如果是介质光栅结构,场合能量主要集中在光栅脊内。
 由于三角高度轮廓是在x-z平面内变化,电场的y分量几乎没有影响。
 红线说明了结构的形状(手动添加)。
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 左图显示的TM偏振光照明下,Ex分量的振幅平方。
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 与TE偏振光照明对比,由于三角光栅形状,场和能量分布受到强烈的影响。
 红线说明了结构的形状(手动添加)。



7. 总结

 VirtualLab的光栅工具箱能够对任意形状光栅结构进行严格分析。
 内部场分量分析器允许计算所研究光栅结构内部的所有电磁场分量。
 对于该类型的计算,VirtualLab采用全矢量傅里叶模态法。
 光栅内部场分布的研究能够进行热点识别(高能密度),如果采用高能光源,这些热点可能损坏元件。

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