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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
    S0Bl?XsD_  
    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。 Kc9mI>uH  
    '.h/Y/oz  
    #)PGQ)(  
    /SqFP L]  
    设计任务 ^+- L;XkeY  
    J++sTQ(!?  
    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 }<\65 B$1  
    D25gg  
    W kDn  
    Ghgv RR$  
    光栅级次分析模块设置 :_~PU$%0  
                           4M0v1`k  
    G7_"^r%c9;  
    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 [#Nx>RY  
    ,$6MM6W;-F  
    *v:,rh  
    P2 K>|r  
    zFdz]z3  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 m|ERf2-  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 [BZ(p  
    l6`d48U  
    -4^@)~Y  
    衍射分束器表面 C>\!'^u1  
    p=`x  
    vZ nO  
    uDE91.pUkr  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 L$TKO,T  
    k,NU,^ &  
    bZOy~F|  
    L$u&~"z-  
    7]. IT(  
    y8~)/)l&  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) *Xt c`XH  
    Acq>M^E3  
    h$ETH1Ue  
    HyX4ob[X  
     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。 .{]c&Ef+f  
     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,。 rd 35)  
     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。 ;DgX"Uzm  
    P!6e  
    G}dOx}kT  
    dI0>m:RBz  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 dT@SO  
    Zz)oMw  
    In9|n^=H@  
        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。 norc!?L  
    Hj4w i|  
    x{`<);CQ  
            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 nhX p_Z9  
    v!RB(T3  
    QWW7I.9r  
                设计与评估结果            相位功能设计 >/HU'  
                结构设计TEA评价 6 9I.*[  
    FMM评估            高度标度(公差) vkd<l&zD  
    pffw5Tc  
    通用设置 5wFS.!xD  
    6$vh qg}f  
    z.9FDQLp  
            提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 \PMKmJ X0O  
            通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。 M Xt +  
    PN^1  
    纯相位传输设计 v/ 00L R  
    !e\R;bYM  
    vb ^!(  
    /2\= sTd  
    结构设计 KjfKo;T  
    pQMpkAX  
    10I`AjF0  
    ?eVuz x  
    ;Y XrG  
            更深的分析 ' /<b[  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 [qD<U%Hi  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 f!8m  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 :8|3V~%m  
    pB7Z;&9  
    `"=L  
    (xSi6EZ6;  
    使用TEA进行性能评估 8J?`_  
    L\?g/l+k  
    nIKT w  
    >iWf7-:  
    使用FMM进行性能评估 % m5^p  
    +?txGHQq  
    /R$x-7t)^(  
    %TTL^@1!b  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 f5qHBQ  
    ,<j5i?  
    [tK:y[nk  
    @C [|'[xQ  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 k|c0tvp  
    Ihq@|s8  
    % ih7Jt  
    ="[](X^ l  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 ne24QZ~}  
    s!fY^3  
     
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