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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
    +%gh?  
    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。 D]oS R7h  
    yobi$mnsy!  
    hZzsZQ`  
    =ARI*  
    设计任务 >J8?n,*  
    !4z"a@$  
    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 vkR"A\:  
    @69q// #B  
    iSFgFJG^  
    <,cDEN7  
    光栅级次分析模块设置 , H[o.r=  
                           )(!vd!p5  
    jJ?3z ,h  
    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 VNytK_F0P  
    hUl FP  
    /-4%ug tD$  
     &$+yXN  
    eN jC.w9  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 Pel3e ~?t  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 kF\ QO [  
    oEi +S)_  
    ]q?<fEG2<  
    衍射分束器表面 +F0M?,  
    ,e,fOL  
    +w}5-8mH&>  
    :W'1Q2  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 MOOL=Um3  
    1[}VyP6 e  
    ?^@;8m  
    8\ :T*u3  
    (,<?Pg7v:f  
    'vCFT(C-  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) M=!x0V;  
    0c`wJktWK  
    ~i(*.Z) \  
    _|s{G  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 3[Z?`X  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 I=lA7}  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 OY@/18D<>  
    Z~P5SEg  
    (2a~gQGD  
    4l z9z>J.V  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 l[h??C`  
    gWJLWL2  
    u/,m2N9cL  
        光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 (F#Qunze  
    fM8 :Nt$  
    8~4{e,} ,  
            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 1g|H8CA  
     /h   
    jI y'mGaG  
                设计与评估结果            相位功能设计 W}T$Z  
                结构设计TEA评价 #&$4tTl  
    FMM评估            高度标度(公差) *VL-b8'A<  
    7j@TW%FmV\  
    通用设置 Qy9#(596  
    X}S<MA`  
    |~uCLf>  
            提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 X\flx~  
            通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。 2.2 s>?\  
    GV%ibqOpQj  
    纯相位传输设计 eLl ;M4d  
    7<X_\,I  
    jgukW7H  
    r_ Xk:  
    结构设计 Plt~l3_  
    WJ/&Ag1  
    ?_ p3^kl  
    ]V}";cm;2  
    E?%rmdyhL!  
            更深的分析 edbzg #wy  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 wl}Q|4rZ  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 <sn^>5Ds  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 6J-tcL*4"%  
    X(N!y"z  
    fF<~2MiKw  
    \vpUl  
    使用TEA进行性能评估 Dy0RZF4_  
    5Vf#(r f  
    02?y%  
    8*6U4R  
    使用FMM进行性能评估 kOeW,:&65  
    !$Nh:(>:  
    Wc#4%kT  
    1;S@XC>  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 7oK!!Qd^w  
    "){"{~  
    >'7Icx  
    l g~Gkd6  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 `BF+)fs  
    -I '#G D>  
    eUQrn>`  
    lfK sqe"  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 `l'z#\  
    z'j4^Xz?%$  
     
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