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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
    *N }$~N  
    直接设计非近轴衍射分束器仍然是一个挑战。由于衍射角相当大,元件的特征尺寸与工作波长在相同的数量级上。因此,设计过程超出了近轴建模方法。因此,在这个例子中,迭代傅里叶变换算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始设计结构,和傅里叶模态方法(FMM)随后应用于严格的性能评估。 9NNXj^7  
    t\TxK7i  
    1[$zdv{A  
    Px9 K  
    设计任务 3^xq+{\)  
    w7&.U qjf  
    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 YDj5+'y  
    = ^Vp \  
    4nQ5zwiV  
    (|rf>=B+H  
    光栅级次分析模块设置 `@v;QLD"d<  
                           ^E:-Uy  
    xR|^{y9n  
    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 e-[PuJ  
    k7;i^$@c  
    \=]`X2Ld  
    }p?67y/  
    r| )45@  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 9q 2 vT^  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 o4J@M{xb_  
    -sZb+2tDa  
    aM(#J7;  
    衍射分束器表面 k_ywwkG9lU  
    E*wG5] at  
    \nPf\6;M  
    KfYU.Q  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 4d}=g]P  
    )fxn bBz{  
    `wQs$!a  
    kS=nH9  
    sR[!6[AA  
    DwZRx@  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) 12m-$/5n+  
    !H[01  
    'GX x|.  
    ~zG)<S"q  
     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。 XWQ `]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,。 R=&-nC5e  
     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。 !{+.)%d'g  
    c@"FV,L>  
    /<IWdy]$3  
    c$^v~lQS  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 W5= j&&|!  
    )S 4RR2Q>  
    5J|S6x\  
        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。 -!\%##r7~  
    80'@+AD  
    l U4 I*  
            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 m- ibS:  
    }LKD9U5;8  
    FQ1B%u|  
                设计与评估结果            相位功能设计 a:`<=^:4,  
                结构设计TEA评价 6)ln,{  
    FMM评估            高度标度(公差) xW*Lceb  
    kWVk^ ,  
    通用设置 0Xw>_#Y/xS  
    .UQ|k,,t  
    cNxxX!P/  
            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。 [fV"tf;  
            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。 j BBl{  
    kp*!  
    纯相位传输设计 yiI oqvP  
    #asi%&3pP  
    *<y9.\z Y<  
    2,`X@N`\  
    结构设计 u)I\R\N  
    f!R7v|j P  
    5N%d Les  
    +6P[TqR  
    #k|f>D4  
            更深的分析 [+pa,^  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 &]RE 5!  
    •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。 * jWh4F,  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 KN`k+!@/7  
    1zH?.-  
    +hr|$  
    "0[`U(/  
    使用TEA进行性能评估 R6o  D  
    N>"L2E=z$|  
    u/6if9B  
    QOYMT( j  
    使用FMM进行性能评估 O65`KOPn  
    +h+ 7Q'k  
    `y^\c#k  
    }Oc+EV-Z  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 OUF%DMl4  
    'uDx$AkY  
    `N.:3]B t  
    Z'y&11  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 =<p=?16 x  
    tlUh8os  
    XX%K_p`&Z  
    43B0ynagN  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 e1h7~ j  
    X5VNj|IE  
     
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