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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
    r^@*Cir  
    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。 O,bj_CWx  
    1 t#Tp$  
    K=~h1qV:  
    lP@9%L  
    设计任务 >g F  
    4];NX  
    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 eag$i.^aS  
    <oR Nd3d  
    LAr6J  
    Q0r_+0[7j  
    光栅级次分析模块设置 l&C%oW  
                           ;bZ)q  
    :H?p^d e  
    使用常规的分束器会话2编辑器,VirtualLabFusion提供了一个指导工具,允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数 {o]OxqE@  
    a. gu  
    ad"&c*m[  
    `*~:n vU  
    S</" ^C51J  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 plp).Gq  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 C 4n5U^  
    `j<'*v zo  
    7{b|+0W  
    衍射分束器表面 Z1>pOJm  
    qV(Plt%  
    Kj-`ru  
    SQliF[-  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 ` "9Y.KU  
    n'R 8nn6^  
    #_H=pNWe  
    d2 d^XMe!  
    AU >d1S.  
    TX 12$p\  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) .!Z.1:YR  
    LtNG<n)_BH  
    8Y4YE(x5  
    [OM Kk#vW  
     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。 A]>0lB  
     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,。 bbnAF*7s8  
     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。 &18} u~M  
    K;YK[M1!  
    4S9AXE6  
    ] e&"CF  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 aeg5ij-]u@  
    5#iv[c  
    9@ ^/ON\O  
        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。 0$P40 7  
    (I\aGGW  
    'av OQj]`K  
            使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 *WOA",gZ  
    J4x1qY)Y&v  
    J]Y." hi  
                设计与评估结果            相位功能设计 *%g*Np_P  
                结构设计TEA评价 O/Da8#S<  
    FMM评估            高度标度(公差) *BSL=8G{  
    9}5Q5OZ  
    通用设置 n /rQ*hr  
    #opFUX-  
    8)sqj=  
            提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 g*8sh  
            通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。 CjIkRa@!x  
    Kw'A%7^e  
    纯相位传输设计 WT!%FQ9  
    /(vT49(]  
    r$*k-c9Bf  
    ydBoZ3}  
    结构设计 2< ^B]N  
    9B<y w.  
    T0Y=g n  
    o.sa ?*  
    A*@!tz<  
            更深的分析 0Wk}d(f  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 Ma_! 1Y  
    •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。 +-xA/nU.c  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 RU#Q<QI(  
    ) D(XDN  
    `Ol*"F.+I  
    C[&L h_F\  
    使用TEA进行性能评估 A D~\/V&+  
    #XNe4#  
    Nnx"b 5I}n  
    }1'C!]j  
    使用FMM进行性能评估 ^${-^w@,%V  
    %#"uK:(N  
    6nxf <1  
    F*hs3b0Db  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 $JcU0tPq0  
    _RhCVoeB  
    OHe<U8iu%  
    Jw9|I)H  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 44wY5nYNt  
    !AP|ozkL  
    XPb7gd"% W  
    :m-HHWMN  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 QNn$`Qz.  
    !t[X/iu  
     
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