VirtualLab
Fusion Advanced

2D、3D 回折格子の厳密解析と設計

回折格子の屈折率を表現

VirtualLab Fusion(BasicおよびAdvancedエディション)は、典型的な光学セットアップのモデリング用に設計されており、設計用のパラメトリック最適化を備えています。
VirtualLab Fusion Basicではレーザー光学、マイクロオプティクス光学系、回折光学、干渉計、結像光学系、照明光学系のシミュレーションを行うことができます。屈折レンズ、回折レンズ、ハイブリッドレンズ、フレネルレンズ、GRINレンズ、回折光学素子、ディフューザー、ビーム整形素子、回折型ビームスプリッター、計算機創生ホログラム、位相板、回折格子、自由曲面を持つエレメント、マイクロレンズアレイを含む光学系で可能です。統一光学モデリングに基づいて、幾何光学から物理光学までの範囲で異なる伝搬モデルを用いて光の伝搬がモデル化されます。

VirtualLab Fusion AdvancedではBasicの機能に加え、回折格子などサブ波長構造に対するFMM / RCWAによる厳密解析が可能です。
回折格子は現代の光学分野において、様々なアプリケーションでますます重要性を増しています。メタ構造を含むサブ波長構造はベクトル電磁光学的手法を必要とします。
格子構造は面を積み重ねて構築され、均質な媒質も不均質な媒質も構築することができます。強力な設計機能により、VirtualLab では格子のローカル、グローバルパラメトリック最適化が可能です。パラメータランを行えば公差解析が可能です。

Features

特徴

回折格子、ホログラフィック回折格子、ブラッグ回折格子、表面回折格子、フォトニック結晶、回折型ビームスプリッター、偏光子、反射防止構造、回折光学素子、太陽光発電システム、及び分光用回折格子を含む回折格子の厳密、近似的な電磁場の解析と設計をすることが可能です。 ナノメートルからミリメートルスケールサイズ2D/ 3D回折格子を扱うことが可能です。
多数の表面の積み重ねとして定義した
カスタマイズされた2D回折格子と屈折率変調
回折次数、効率、ニアフィールド、偏光、反射率、透過率、吸収率と回折格子内部の電磁場の計算をすることが可能です。 孤立した回折格子デバイスの回折特性を分析したり、システム内の他のコンポーネントと組み合わせて使用した場合の性能をチェックしたりできます。 公差解析、パラメータ変動解析、パラメトリック最適化が可能です。
多数の表面の積み重ねとして定義した
カスタマイズされた2D回折格子と屈折率変調

Function Introduction

機能紹介

正弦波格子

2D/3D 回折格子の解析

正弦波格子

VirtualLab Fusion Advancedは 2D/3D格子の厳密解析にフーリエモーダル法(FMM)を使用しています。厳密解析は、平面波または一般的な入射波に行うことができます。カスタマイズされた格子構造だけでなく定義済みの回折格子、例えば、正弦曲線、三角形、のこぎり波、ホログラフィック回折格子も同じようにモデリング可能です。典型的なアプリケーションは偏光子、分光用回折格子、回折型ビームスプリッター、フォトニック結晶、ファイバー結合、サブ波長格子、モスアイ構造、人工媒質、0 次光回折格子の解析です。

ピラミッド型 3D 表面格子

カスタマイズされた 2D/3D 回折格子

カスタマイズされた 2D/3D 回折格子

VirtualLab Fusion Advancedでは測定された1D/2Dの高さプロファイルをインポートすることが可能です。さらに、programmable interfaceとprogrammable mediaでは高さプロファイルまたは屈折率分布を記述する数式を入力することができます。スタックコンセプトにより均質、不均質媒質だけでなく面の連続体として回折格子を記述することができるようになります。

2D 三角形表面格子内の場

電磁場分布の評価

2D 三角形表面格子内の場

回折格子の用途に応じて、シミュレーション結果の様々な評価が求められます。これには、例えば、回折次数、効率、ニアフィールド、偏光、反射率、透過率、吸収率と回折格子内部の場の計算が含まれます。

3D サブ波長柱状型媒質の反射率

回折格子の公差解析と最適化

3D サブ波長柱状型媒質の反射率

VirtualLabの強力なパラメータランを使用すると、公差の影響を調べるために単一のパラメータ、多次元を走査するパラメータ、ランダムに(モンテカルロ)パラメータを変動させるが可能です。VirtualLab ではパラメトリック最適化により、定義済みもしくはカスタマイズされた格子構造を設計することができます。
最新の光学系の最適化には、多くの場合、大量のパラメータが含まれます。例として、回折格子の最適化では、回折格子の幾何学的パラメータだけでなく、所望の入射方向も考慮する必要があります。これにより、パラメータの数が大幅に増加したタスクが発生します。そのような場合のために、VirtualLab FusionはDynardo社のソフトウェアoptiSLangへのインターフェースを提供し、さまざまな高度な最適化アルゴリズムを適用できます。

メタグレーティングの回折次数毎の最適化

メタグレーティングへの厳密解析

メタグレーティングの回折次数毎の最適化

メタグレーティングは、従来のグレーティングと比較すると、特に非近軸の場合に利点があることが示されています。メタグレーティングはナノピラーで構築されており、VirtualLab Fusion Advancedでは、FMM / RCWAを使用してメタグレーティングの回折効率を評価します。