3Dグレーティング初級編｜VirtualLab技術情報

本書は、VirtualLab™ による3次元グレーティングのシミュレーションについて解説するものです

著者：	Torsten Schöning (LightTrans GmbH)、 Hartwig Crailsheim (LightTrans VirtualLab UG)
キーワード：	General 3D Grating、 Parameter Run、 Pillar Medium
必須ツールボックス：	Grating Toolbox

はじめに

グレーティング素子

Grating Toolbox ではスタックベースのグレーティング２タイプを扱えます：

本書では3Dグレーティングについて、解説します（2Dグレーティングではほとんどの工程はアナログ的となります)

スタックベース・グレーティングの構造

• スタック構造をベースとしたグレーティング素子は、ベースブロック領域にスタック（積層）を施す事で定義されます
• ベースブロックは、均質領域となります

メインメニューにおけるグレーティング

• 全グレーティング素子は、VirtualLab™のメインメニューより Solutions →Grating Toolbox で操作する事が可能です
• Grating Toolboxのサブメニューから、2Dおよび3Dグレーティングを含むLight Path Diagramにて、定義が可能です
• 他のグレーティングに関するメニュー操作は、過去のバージョンと同じあるいは、上記により変更された部分があります

Light Path Diagramの設定

Light Path Diagram の作成

Light Path Diagram

Stack CatalogからスタックのLoad

Stack Catalog

スタックの編集

スタック間の媒体変更

Pillar Medium(ピラー媒体) の設定

ピラー媒体のプレビュー

↓

Preview ダイアログで“Close”ボタンを押し、編集ダイアログの“OK”で閉じます

ピラー媒体の再設定

結果

数値設定の調整

Advanced Settings Tab

Accuracy Factor の影響

“Decomposition Preview”ダイアログを“Close”ボタンを押し閉じます

Accuracy Factorの調整

• Accuracy factorを調整し、全機能に対応できるようにします
• サンプリングポイントの上限は、225 × 225としました
• ポイント数を上げると、Decomposition（分解）演算に、より時間が掛かるようになります
• 同様に、例えばレイヤー数を倍にすると、Decompositionの時間がより掛かる事となり、またFMM(フーリエモーダル法）の計算時間も２倍となります
• 次項目以降、Accuracy factor “3”を転位点Decompositionに採用しております

Fourier Modal Methodの設定

FMMダイアログを”OK”ボタンをクリックして承認し、終了します。
“Edit GeneralGrating 3D”ダイアログも終了します

Diffraction Orders(回折次光)数の調整

Parameter Runの作成

Diffraction Orders数の変更

Grating Efficiency Analyzerのみ使用

Parameter Runの開始

Parameter Run: 結果

　”Adjusting_the_number_of_diffraction_orders.run”をご参照下さい

• Parameter Runの結果により、回折次光数が増え良い結果となりました。
  ただし、計算時間も増加してしまいました。　計算精度と時間のバランスを取って下さい。　本書では21 x 21次光としました。
  
  
• この値を次項目のフーリエモーダル法の編集ダイアログにて設定します

Light Path Diagram

FMM の編集ダイアログ

Diffraction Orders 数の設定

この状態でFMMダイアログを”OK”ボタンにて、承認し終了します。
“Edit GeneralGrating 3D”ダイアログも終了します

Light Path Diagram の結果

サンプルファイルのLight Path Diagramをご参照下さい

Near Field の計算

偏光依存性

Light Path Tableにて、[Go！]をクリックし、下記の結果を得る事ができます：

 

“Ideal Plane Wave”(理想的平面波)の偏光角度を45°に変更します

反射情報の結果 (Light View)

効率計算

Grating Efficiency Analyzerの出力

合算された透過、吸収、反射などの追加出力を得るには、下記の手順を踏みます

 

表出力は、画面最下部に“Detector Result“タブに表示されます

ダウンロードファイル

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