VirtualLab:衍射角计算器

摘要

衍射光栅的定义特征是其结构的周期性，正如傅立叶理论所预测的那样，这会导致入射光在透射和反射方面被分割成一组离散的级次。这些传播级次的数量，以及每个传播级次的偏转角，取决于辐射的波长、光栅前后介质的折射率、结构的周期和入射角。这种相关性在数学上被编码在光栅方程中。在这个用例中，我们介绍了VirtualLab Fusion的衍射角计算器，这是一个用于计算光栅方程的方便工具。

打开衍射角计算器

可以通过“开始”选项卡下的“计算器”下拉列表访问“衍射角计算器”。

设置输入参数

用户需要输入光栅周期、入射角、波长的值，并定义光栅前后的材料。入射波和反射级次位于第一种材料中，而透射级次于第二种材料中。

“切换材质”按钮可用于交换这两种材质。

定义衍射级数

在“衍射阶数”框中，可以选择指定“显示的最大级次”。此参数指定将可见的传播级次的数量。反射和透射的最小和最大传播级次分别显示为反射级次范围和透射级次范围。

光栅方程

衍射级数图

用户可以为图表生成一个单独的窗口，通过单击“单独的图表”可以保存和放大该窗口。此外，还提供了一个显示衍射角的表格

一个例子

现在让我们考虑另一个例子。在这种情况下，我们选择第一种材料作为熔融二氧化硅，第二种材料作为空气，入射角为25°。我们将显示的最大显示级数为1。

通用光学设置中的示例

我们采用通用光学设置来模拟类似的系统。衍射光栅由光栅组件描述，使用FMM/RCWA[S-矩阵]求解器。我们可以看到，这产生了与衍射角计算器相同的结果，其中结果直接由光栅方程计算。