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耦合波分析

嚴格耦合波分析RCWA, Rigorous Coupled Wave Analysis)是一種電磁場理論,它通過直接求解麥克斯韋方程來分析光柵的衍射效率。這種方法將麥克斯韋方程的求解問題轉化為特徵函式的求解問題,從而得到光柵區域電磁場的表達式。在光柵區域與其他區域的交界面上,通過求解邊界條件,可以得到衍射效率的值。

RCWA適用於各種形狀的光柵分析設計,因為它是一種無近似的嚴格方法。它將介質光柵視為周期調製的平面波導,並通過Maxwell方程組和邊界條件來求解波導模式的本徵方程。

RCWA的求解過程包括以下步驟:

對任意面型的光柵進行等厚或等寬分層,並在每一分層內對電磁場進行傅立葉級數展開,由此推導出入射介質層和基底層電磁場的表達式。

利用傅立葉級數展開光柵層的介電常數,推導出耦合波微分方程組,並將其轉化為本徵模式場的求解問題。

在不同區域的邊界上運用電磁場邊界條件,採用數學手段求解每一分層本徵模式場的振幅係數傳播常數,從而確定光柵的衍射效率或近場分布情況。

RCWA是基於頻域的,能夠方便地用來分析各衍射級效率。