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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-09-06
    _cJ{fYwYU  
    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。 wM yPR_  
    M"FAUqz`  
    *K98z ?  
    8bysg9H0  
    设计任务 ,AD| u_pP  
    fwnpmuJ  
    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 UMX+h])#N  
    q#778  
    cp2fDn  
    zk/!#5JtK  
    光栅级次分析模块设置 ,,Db:4qfjD  
                           .kYzB.3@]  
    q+:(@w6  
    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 g SwG=e\  
    w|Mj8Lc+  
    (o:Cxh V  
    ?I0 i%nH  
    !'gz&3B~h  
    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。 Nb8<8O ^  
    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。 czb%%:EJs|  
    b{ozt\:M  
    N1Z8I:  
    衍射分束器表面 YH[_0!JY^  
    O}`01A!u;  
    4l1=l#\S  
    Gzfb|9 ,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。 3D.S[^s*  
    q7]WR(e  
    5HIpoj;\(  
    WV@Tm$ r  
    Y-Ku2m  
    M"vcF5q  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) I>3]4mI*a  
    1;xw)65  
    Wu4Nq+  
    ]p*) PpIl  
     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。 h.9Lh ;j  
     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,。 '=~y'nPG7  
     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。 pzax~Vp  
    ) e2IT*7  
    z-gwNE{  
    Yz,!#ob$  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 cMWO_$  
    )ra66E  
    } E#+7a  
        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。 {^kG<v.vV  
    cGc|n3(  
    lp}WBd+  
            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 ],YYFU}  
    :.Qe=}9  
    xI: 'Hk1  
                设计与评估结果            相位功能设计 r^E]GDz  
                结构设计TEA评价 :]^P ^khK  
    FMM评估            高度标度(公差) Xe SbA  
    w&"w"  
    通用设置 ;F""}wzn  
    05KoxFO?  
    @."o:K  
            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。 ]k: m2$le  
            通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。 ]jb4Z  
    {g- DM}q  
    纯相位传输设计 1D[P\r-  
    ij i.3-  
    i f<<lq  
    -k <9v.:  
    结构设计 Kyp0SZp[  
    oe |e+  
    GeaDaYh#T  
     ;Z q~w  
    -z0{\=@#m  
            更深的分析 n6-Ic',;  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 ' f$L  
    •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。 "x;k'{S  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 +w.Kv ;  
    3> #mO}\  
    K) `:v|d  
    !1'-'Q@f  
    使用TEA进行性能评估 qysa!B  
    R-Q1YHUQM  
    5g1M_8e'+  
    O_Rcd&<mr  
    使用FMM进行性能评估 &@HNz6KO  
    B`B%:#  
    F>QT|  
    N+M&d3H`  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 ]rg+n c3  
    [b.'3a++  
    >I& jurU#  
    K@P`_yxN  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 ! F <] T  
    W/r mm*  
    Yv>BOK  
    ^ Y7/Ow  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 Ok>(>K<r  
    e:J'&r& 1  
     
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