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    [技术]非近轴衍射分束器的设计与严格分析 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-09-06
    X 3(*bj>P  
    直接设计非近轴衍射分束器仍然是一个挑战。由于衍射角相当大,元件的特征尺寸与工作波长在相同的数量级上。因此,设计过程超出了近轴建模方法。因此,在这个例子中,迭代傅里叶变换算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始设计结构,和傅里叶模态方法(FMM)随后应用于严格的性能评估。 vm8ER,IW)  
    6Vu)  
    VB}^&{t)!  
    }k_'a^;C1  
    设计任务 9+I /bl4  
    Si-Q'*Y=  
    使用近轴近似的衍射1:7×7分束器的初步设计通过严格分析,进一步优化零阶均匀性和影响 a}'dIDj  
    __,F_9M  
    WL}XD Kx  
    J(Zz^$8]<?  
    光栅级次分析模块设置 Tvd: P^ C  
                           T}Ve:S  
    *JiI>[  
    使用常规的分束器会话2编辑器,VirtualLabFusion提供了一个指导工具,允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数 |}wT/3>\  
    # 2?3B  
    #?7g_  
    1i;#cIG  
    x+,:k=JMT  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 E[c6*I  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 REJHh\:.77  
    oe[f2?-  
    4z,/0  
    衍射分束器表面 \n^;r|J7k  
    =s,}@iqNO4  
    \-r"%@OkW  
    >lF@M-  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 kp^q}iS  
    +w8$-eFY  
    rYrvd[/*&(  
    R^@   
    +3]V>Mv  
    N@V:nCl  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) YZ6" s-  
    mi@ni+2Tn  
    KxQMPtHstz  
    !k!1 h%7q  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 -v$ q8_$m"  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 W:O p\  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 M# cJ&+rP  
    Fmzkbt~oe  
    M[ ON2P;  
    K7wU tg  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 ,iXQ"):!OB  
    eZ{Ce.lNR  
    i-R}O6  
        光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 0e(4+:0  
    3(_:"?xA  
    Uz%2{HB@{  
            使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 $0Un'"`S  
     C~T*Wlk  
    >~L0M  
                设计与评估结果            相位功能设计 D+{& zo  
                结构设计TEA评价 4mnVXKt%.  
    FMM评估            高度标度(公差) J>1%* Tz  
    \f@obp  
    通用设置 b;5 M$  
    GIhFOK  
    m+xub*/  
            提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 q2*1Gn9!j  
            通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。 B(Er/\-@U  
    #dQFs]:F  
    纯相位传输设计 5 hW#BB  
    A[uB)wWsn  
    }4kQu#0o")  
     '3xK1Am  
    结构设计 g nw">H  
    0/uy'JvWru  
    RV%)~S@!R  
    #szIYyk  
    |\W~+}'g~  
            更深的分析 F:8@ ]tA&  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 $3*y)Ny^  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 ~U5Tn3'~  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 ^0?ww&X  
    }yw>d\] f  
    ha7mXGN%  
    f6 s .xQ  
    使用TEA进行性能评估 GU]kgwSf i  
    >96+s)T%;  
    ua,!kyS  
    Gh 352  
    使用FMM进行性能评估 |?TX^)  
    $GYy[8{:V  
    ;7*T6~tv  
    P_)=sj!>-  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 MeV*]*   
    lv+: `   
    V=8npz   
    k106fT]eX  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 %!8w)1U  
    7MsJ*E n  
    tToP7q^  
    ZO>)GR2S  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 <r m)c.  
    c/V0AKkS 8  
     
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