非近軸ビーム分岐2Dメタグレーティングの設計｜VirtualLab技術情報

メタグレーティングは、旧来のグレーティングと比較すると、特に非近軸の場合で優れて いることがわかっています。この例では、入射波を3 x 3のビームに分岐する2次元（2D）のメタグレーティングを設計します。これは円柱形のナノピラーで構築されており、VirtualLab Fusionでは、FMM/RCWAを用いてメタグレーティングの回折効率を評価します。また、回折効率の均一性を改善するために使用するパラメトリック最適化ツールの使い方も、ここで示します。

設計タスク

入射波を3x3のビームに分岐する、次のようなメタグレーティングの設計はどのように行えばよいでしょうか？

-3x3ビームの均一な出力分布
-3x3ビーム全体での高い透過効率

位相透過関数の設計（IFTA）

ランダムに異なる位相分布を出発点として、IFTA（反復フーリエ変換アルゴリズム）でいくつかの有望な設計結果を計算します。

位相透過関数の設計（IFTA）

ランダムに異なる位相分布を出発点として、IFTA（反復フーリエ変換アルゴリズム）でいくつかの有望な設計結果を計算します。

メタサーフェスの単位セルの解析

セル単位のパラメーター範囲の選択

位相vsナノピラーの直径、およびその逆関数

この例では、関数の反転はVirtualLabのC#モジュールのサンプルファイル “Appx_01_Calculate Inverse of1D Function.cs"で実行できます。

メタグレーティングの構築

この例では、ナノピラーの配置はVirtualLabのC#モジュールのサンプルファイル ”Appx_02_Calculate Pillar Diameters from Phase Profile.cs"で実行できます。

メタサーフェスの初期設計の評価

パラメトリック最適化

最適化されたメタグレーティングの設計の評価

VirtualLab Fusionでの設定

VirtualLab Fusionでの流れ

• メタサーフェイスの単位セルの解析
  – RigorousAnalysis of Nanopillar Metasurface Building Block [Use Case]
• メタグレーティングの構築
  – Metagrating Construction - Discussion at Examples [Use Case]
• グレーティングの回折効率の解析
  – Grating OrderAnalyzer [Use Case]
  
  
• グレーティング構造のパラメトリック最適化
  – Parametric Optimization [Tutorial Video]

VirtualLab Fusionのテクノロジー

 

ドキュメント情報

タイトル	非近軸ビーム分岐2Dメタグレーティングの設計
文書コード	GRT.0021
バージョン	1.0
エディション	VirtualLab Fusion Advanced
ソフトウェアバージョン	2020.1(Build 1.238)
カテゴリー	Application Use Case
参考資料	Rigorous Analysis of Nanopillar Metasurface Building Block Modeling and Design of Blazed Metagratings