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為了對VHG進(jìn)行建模，需要使用高效的Kogelnik理論或嚴(yán)格耦合波分析（RCWA）等算法。 圖1（a）所示的SRG，可以通過幾種方法製造，如電子束寫入，光刻，納米壓印，或鑽石車削。與VHG不同，SRG沒有空間變化的折射率。相反，光柵的表面是由周期性的微結(jié)構(gòu)組成的。為了對SRG進(jìn)行建模，需要採用類似傅里葉模態(tài)法（也叫RCWA）的算法。本文將介紹VHG的工具。

設(shè)計(jì)流程1.1 相位 -> 微觀結(jié)構(gòu) -> 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在此過程中，用戶首先使用光線追跡方法設(shè)計(jì)DOE /超穎透鏡所需的相位。然後根據(jù)給定的相位設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)。圖1顯示了該過程的流程圖。該圖表未涵蓋設(shè)計(jì)的詳細(xì)訊息，例如，微觀結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)的閃耀光柵或現(xiàn)代的超穎透鏡。所需的設(shè)計(jì)和製造方法可能會有所不同，具體取決於微結(jié)構(gòu)的類型。參考文獻(xiàn)[5]顯示了根據(jù)給定的相位輪廓生成閃耀光柵的範(fàn)例。

各家製造商塑膠材料的折射率各有不同，除了因?yàn)?em>結(jié)構(gòu)本身的差異之外，各種不同的添加物也會造成影響，例如UV吸收劑、塑化劑、脫模劑。此外，射出成型的流程參數(shù)也都有影響。因此，材料供應(yīng)商以及鏡片製造商通常都會提供精度超過小數(shù)點(diǎn)後兩位的折射率資料。然而除了單一波長的折射率以及阿貝數(shù) (Abbe Number) 外，通常就不會有更多相關(guān)資料了。

舉例來說，讓我們探討一下 “光線與表面交會於一點(diǎn)” 這個(gè)概念。在一個(gè)沒有鍍膜的光學(xué)面上，定義一條光線可以非常簡單：但是，現(xiàn)在讓我們思考另一個(gè)狀況：四分之一波長厚度的膜層 (我們另外設(shè)定一個(gè)0.25倍波長厚的物件，位於前述物件表面之上)。如果我們放大來檢視這個(gè)四分之一波長物件的話，我們會看到：現(xiàn)在，在這個(gè)圖中，我們有了幾個(gè)疑問：(1) 入射的光線交會於這個(gè)表面的 “哪裡”？

而傳播向量k的三個(gè)分量{l, m, n}則是電磁波在x, y, z方向上的Cosine分量。為了使下方的式子成立，E和k必須互相垂直。將E和k分別以分量的形式帶入，我們可以得到下方的結(jié)果。任意兩種材料間的介面都可以使入射光產(chǎn)生偏極化的現(xiàn)象，而OpticStudio可以將這個(gè)結(jié)果完整的呈現(xiàn)。除此之外，OpticStudio也為一般的偏極化裝置提供了理想的模型。

使用模式2和45度線偏振輸入光束，輸出是完美的軸上圓偏振光。這與真正的零階波片（見下表）完全匹配預(yù)期結(jié)果。 然而，隨著光束入射角的增加，有效的零級板開始增加比真正的零級板更多的延遲，導(dǎo)致橢圓偏振光并最終接近線性偏振光。在31.5度時(shí)，有效的零級片基本上用作半波片而不是四分之一波片。 分析這些系統(tǒng)在僅考慮普通或特殊光束時(shí)的行為方式也很有趣。

同樣，OpticStudio 提供了分析特性的能力，例如最大局部表面斜率，並在優(yōu)化過程中控制這些特性以確保最終的光學(xué)設(shè)計(jì)是可製造的。射出成型技術(shù)使可能的創(chuàng)新光學(xué)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，具有大規(guī)模生產(chǎn)的模塊很多好處。鏡頭可以設(shè)計(jì)成具有復(fù)雜的邊緣特徵，使它們能夠堆疊，從而簡化組裝並消除對齊的需要。Zemax 工具使注塑光學(xué)元件的可能性最大化變得簡單。

由于平面內(nèi)沒有首選方向，因此在不喪失一般性的情況下，重點(diǎn)研究在 方向傳播的表面波。傳播平面定義為傳播方向和表面法線所跨越的平面。在這種情況下，傳播的平面就是簡單的平面。一般來說，傳播的電磁波可以分為 s 偏振和 p 偏振，具體取決于電場或磁場是否垂直于傳播平面。我們首先考慮 p 偏振（或 TM 波）的情況。 位于 方向的金屬–介電界面。

場的輸入矢量為，表示圓偏振光。初始方向?yàn)椤３瑔卧慕Y(jié)構(gòu)規(guī)格用于示例計(jì)算。詳見第 62 張幻燈片。σ2值清楚地表明了納米柱結(jié)構(gòu)對偏振的顯著依賴性。顯然，在線偏振情況下，這兩種候選方案對于納米柱超元胞而言都是不合適的，若沒有合適的波前相位，金屬透鏡的設(shè)計(jì)將不可行！

偏振解決方案軟件提供偏振光源與元件設(shè)置，涵蓋理想線偏器件及真實(shí)偏振元件（如雙折射晶體、液晶等）。提供膜層反射率/透射率分析，繪制s,p曲線及導(dǎo)納圓圖。支持偏振圖、瓊斯光瞳圖、斯托克斯分析、龐加萊球等多種偏振分析工具，滿足復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的偏振特性評估與優(yōu)化需求。

當(dāng)使用會聚單色光照射正交偏振器間的晶體時(shí)，即可產(chǎn)生聚光干涉。圖8中展示了聚光干涉儀的簡要原理。在我們的模擬中，光源是一個(gè)Ex線性偏振，波長為633nm，NA=0.25的球面波，在晶體板前20mm。光源將輸入場傳遞到晶體板的前表面，后表面的輸出場將被分析。在這個(gè)子節(jié)中，我們沒有討論晶體板元件外部區(qū)域的傳播步驟。圖8.使用聚光干涉儀測量光軸的角度。

激光束經(jīng)擴(kuò)束形成平面波前，經(jīng)分束器（BS1）分為物光與參考光。物光路徑利用物鏡和消色差雙合透鏡（L1）對超透鏡成像，參考光則通過調(diào)節(jié)透鏡 L2 在 x 方向的位置，以特定角度入射至 CCD，實(shí)現(xiàn)離軸干涉。為優(yōu)化干涉圖案重疊效果，還利用透鏡 L2 和 L3 對參考光束進(jìn)行擴(kuò)展。針對不同偏振態(tài)入射光響應(yīng)的測量需求，光路中加入半波片、圓偏振片和檢偏器。

建模任務(wù) 入射平面波 波長 2.08 nm 光斑直徑： 3mm 沿x方向線偏振 如何進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的光線追跡分析？ 如何計(jì)算包含矢量效應(yīng)的焦點(diǎn)的強(qiáng)度分布？ 概覽 ?樣品系統(tǒng)預(yù)設(shè)為包含高數(shù)值孔徑物鏡。

因此，在聚焦模擬中考慮光的矢量性質(zhì)是非常重要的。 VirtualLab非常容易支持這種鏡頭的光線和光場追跡分析。 通過光場追跡，可以清楚地展示不對稱焦斑，這源于矢量效應(yīng)。 照相機(jī)探測器和電磁場探測器為聚焦區(qū)域的研究提供了充分的靈活性，并且可以深入了解矢量效應(yīng)。

例如，對于超透鏡，仿真可以幫助研究人員檢查元原子的位置和大小，以對光通過不同布局的衍射進(jìn)行仿真。仿真可幫助設(shè)計(jì)人員分析由衍射光學(xué)元件調(diào)制時(shí)的場分布、遠(yuǎn)場方向圖和波前變化。Ansys Lumerical套件、Ansys Speos軟件和Ansys Zemax OpticStudio軟件都可以對衍射光學(xué)元件進(jìn)行仿真。

矢量成像模型憑借對光場偏振態(tài)、矢量傳播及復(fù)雜界面相互作用的精準(zhǔn)刻畫，成為先進(jìn)制程OPC技術(shù)的核心支撐，而矢量OPC優(yōu)化算法的性能則直接決定了掩模修正的精度、效率及最終光刻良率，其技術(shù)突破已成為集成電路制造領(lǐng)域的關(guān)鍵研究課題。

因此，在聚焦模擬中考慮光的矢量性質(zhì)是非常重要的。 VirtualLab非常容易支持這種鏡頭的光線和光場追跡分析。 通過光場追跡，可以清楚地展示不對稱焦斑，這源于矢量效應(yīng)。 照相機(jī)探測器和電磁場探測器為聚焦區(qū)域的研究提供了充分的靈活性，并且可以深入了解矢量效應(yīng)。

503.4.3 諧波場和諧波場集探測器 523.4.4 數(shù)值陣列探測器 523.5 分析器 533.6 計(jì)算器 543.7 元件的位置和方向 543.7.1 光路元件 553.7.2 元件位置的定義 553.7.3 位置和方向確定規(guī)則 563.7.4 方向與位置的坐標(biāo)系統(tǒng) 563.7.5 輸出通道的方向 573.7.6 輸出通道的自動(dòng)方向

本文檔介紹了VirtualLabFusion軟件的基礎(chǔ)理論、安裝配置、快速入門及多種應(yīng)用場景，包括光學(xué)成像系統(tǒng)分析、激光系統(tǒng)建模、光學(xué)測量、光束整形等。 適合初學(xué)者快速上手，并為專業(yè)用戶提供深入的技術(shù)細(xì)節(jié)。

3、傳播表面等離激元和表面等離激元光柵等4、超材料和超表面仿真設(shè)計(jì)，周期性超表面透射反射分析;5、光力、光扭矩、光鑷力勢場計(jì)算；6、波導(dǎo)模型：表面等離激元、石墨烯等波導(dǎo)模型的本征模式分析，以及利用數(shù)值端口求解各種類型波導(dǎo)的傳輸效率；7、光-熱耦合案例；8、天線模型；9、二維材料如石墨烯建模；10、基于微納結(jié)構(gòu)的電場增強(qiáng)生物探測；11、散射體的散射,吸收和消光截面的計(jì)算;12、拓?fù)涔庾訉W(xué)