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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
    MjQju@  
    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。 Q8AAu&te7  
    !rr,(!Ip?O  
    M*ZN]9{^.  
    q)Nw$dW<  
    设计任务 qD ?`Yd  
    =t)qy5  
    使用近轴近似的衍射1:7×7分束器的初步设计通过严格分析,进一步优化零阶均匀性和影响 *j&)=8Y|   
    |k90aQO  
    C$PS@4'U  
    wB[f%mHs  
    光栅级次分析模块设置 cPuXy e  
                           n`&D_AbQ  
    eBnx$  
    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 oo2d,  
    CN:T$ f|)  
    6V]m0{:E  
    bI|G %  
    QwWd"Of  
    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。 QJ4$) Fr(  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 UAhWJ$(C  
    6{ ]F#ig=  
    @}g3\xLiK  
    衍射分束器表面 (~zu4^9w  
    `qs}L  
    ;[R6rVHe{  
    > d p/  
        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。 ?@$xLUHR4  
    EUuSN| a  
    *YeQC t-l  
    <n]PD;.4  
    gtu<#h(  
    ga%\n!S  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) "Mj#P9  
    .waw=C  
    s__xBY  
    mXp#6'a  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 O%\cRn8m  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 e !jy6 t  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 7\2I>W  
    W<pr Y  
    f1ANziC;i  
    ai sa2#  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 F/5G~17  
    FefroaJ:u  
    )&j`5sSXcr  
        光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 fF0i^E<  
    mYgfGPF`  
    0<\|D^m=&h  
            使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 3Vc}Q'&Y  
    0d_)C>gcF  
    ~ #3{5* M  
                设计与评估结果            相位功能设计 MIIl+   
                结构设计TEA评价 C(G.yd  
    FMM评估            高度标度(公差) vw2E$ya  
    3t TOs  
    通用设置 SKH}!Id}n  
    M<w.q|P  
    JK =A=  
            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。 ]64}Xob87_  
            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。 J#Hh4Kc  
    JfN5#+_i  
    纯相位传输设计 CXuD%H]tx  
    /Pg)7Zn  
    uxU-N  
    [_)`G*X(N  
    结构设计 hD ~/ywS&  
    xO )c23Z)]  
    O0#[hY,  
    vzg^tJ  
    2 L4[~>  
            更深的分析 N^rpPq  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 p<r<Y %  
    •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。 hc|A:v)]  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 k-|g  
    Qjj }k)  
    a|u#w~  
    &IUA[{o~e  
    使用TEA进行性能评估 EE  1D>I  
    $?PI>9g!  
    3$ ! QP N  
    ,IPt4EH$  
    使用FMM进行性能评估 Ww-x+U\l  
    1YV1 Xnn,  
    F6q=W#~  
    I3nE]OcW@  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 w"9h_;'C_  
    Ep;uz5 ^8  
    $#h U_vr  
    0(y*EJA$  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 r*`e%`HU  
    qIZ+%ZOu  
    }U_^zQfaj  
    aze#Cn,P}  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 MeBTc&S<  
    $\P/ %eP  
     
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