摘要
繞射光柵的定義特徵是其結構的週期性，正如傅立葉理論所預測的那樣，這會導致入射光在透射和反射方面被分割成一組離散的級次。這些傳播級次的數量，以及每個傳播級次的偏轉角，取決於輻射的波長、光柵前後介質的折射率、結構的週期和入射角。這種相關性在數學上被編碼在光柵方程中。在這個案例中，我們介紹了VirtualLab Fusion的繞射角計算器，這是一個用於計算光柵方程的方便工具。
打開繞射角計算器
可以通過“開始”選項卡下的“計算器”下拉清單訪問“繞射角計算器”。
設置輸入參數
使用者需要輸入光柵週期、入射角、波長的值，並定義光柵前後的材料。入射波和反射級次位於第一種材料中，而透射級次於第二種材料中。
“切換材質”按鈕可用於交換這兩種材質。
定義繞射級數
在“繞射階數”框中，可以選擇指定“顯示的最大級次”。此參數指定將可見的傳播級次的數量。反射和透射的最小和最大傳播級次分別顯示為反射級次範圍和透射級次範圍。
光柵方程
繞射角計算器在x-z平面上顯示結果圖。可以根據波向量計算角度，反之亦然。通過光柵方程定量地計算繞射級次 之外的波向量 ，
其中 是光柵週期， 是折射率， 是真空波長。 通常被稱為光柵向量的 分量
繞射級數圖
使用者可以為圖表生成一個單獨的視窗，通過按一下“單獨的圖表”可以保存和放大該視窗。此外，還提供了一個顯示繞射角的表格
一個例子
現在讓我們考慮另一個例子。在這種情況下，我們選擇第一種材料作為熔融二氧化矽，第二種材料作為空氣，入射角為25°。我們將顯示的最大顯示級數為1。
通用光學設置中的示例
我們採用通用光學設置來類比類似的系統。繞射光柵由光柵元件描述，使用FMM/RCWA[S-矩陣]求解器。我們可以看到，這產生了與繞射角計算器相同的結果，其中結果直接由光柵方程計算。
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