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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
    |MMaaW^"  
    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。 ZJf:a}=h  
    mDdL7I  
    ;O~k{5.iS  
    4.e0k<]N`  
    设计任务 xP7#`S6W  
    <L'6CBbP  
    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 =kP|TR!o-  
    :B7dxE9[r  
    YAP,#a  
    dRL*TT0NW  
    光栅级次分析模块设置 /g)(  
                           (Go1@;5I  
    B{tROuN<  
    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 :\F1S:&P  
    ,^1B"#0{C<  
    $)#?4v<  
    %'w?fqk  
    d=C&b]  
    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。 91\Sb:>  
    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。 S;K5JBX0#  
    SVn $!t  
    JUCp#[q  
    衍射分束器表面 V\nj7Gr:sF  
    i4}+n^oSYo  
    )]tf|Mbu  
    gp<XTLJ@>  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 J{U 171  
    ;DgQ8"f  
    po@Agyg5  
    Y !%2vOt  
    z7_h$v  
    'm^]X3y*  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) lBzfBmEB  
    0[ZB^  
    #b9V&/ln  
    (Xl+Zi>\{  
     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。 \7PC2IsT3  
     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,。 n{I1ZlEeh  
     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。 kB9@ &t +  
     B9dc *  
    %v4*$E!f  
    *. 1S  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 VHm.uL_UW  
    8?hZ5QvA(j  
    0at['zw  
        光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 m.68ctaa  
    ?kULR0uL+  
    4I8QM&7  
            使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 >rXDLj-e  
    YYhN>d$  
    12@Ge]  
                设计与评估结果            相位功能设计 ^'p!#\T;H  
                结构设计TEA评价 K5HzA1^  
    FMM评估            高度标度(公差) SUDvKP  
    dpvEY(Ds  
    通用设置 ?G[=pY:=  
    N~ajrv}kd  
    Q7]bUPDO  
            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。 7J1f$5$m5  
            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。 ++ZP X'|  
    T"3:dkQw  
    纯相位传输设计 'cqY-64CJZ  
    yqC158 P  
    ! u@JH`  
    2^%O%Pc  
    结构设计 ~^PNMZk  
    [!#}#  
    5<M$ XT  
    8 ,W*)Q  
    TBZhL  
            更深的分析 7 lSR  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 m.FN ttkM  
    •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。 N;a'`l  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 @&x'.2[nv  
    nRyx2\Py+  
    @~}~;}0x  
    >a bp se  
    使用TEA进行性能评估 .X5A7 m  
    FX!Qd&kl1  
    BOD!0CR5  
    {55f{5y3 c  
    使用FMM进行性能评估 m%nRHT0KAf  
    x*p'm[Tdtm  
    b2H -D!YO^  
    >)HKruSW.  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 MEu{'[C  
    :`>tCYy;  
    FNs$k=* 8  
    "ZL_  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 \E'z+0  
    1\)C;c,  
    Jl1\*1"  
    yMD3h$w3a  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 ??P %.  
    IBUFXzl  
     
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