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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 正序阅读 楼主  发表于: 2022-09-06
    a5m[ N'kah  
    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。 f uU"  
    #k/T\PQ0s  
    z|],s]F>G  
    vv)O+xt  
    设计任务 ^GYVRD  
    f'"PQr^9  
    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 yz,_\{}  
    "x]7 et,  
    ' xaPahx;  
    W,,3@:  
    光栅级次分析模块设置 $s ,g&7*-  
                           0FL'8!e<  
    %L)QTv/  
    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 (gE<`b  
    9 4bDJy1  
    3&E@#I^] ,  
    T ;84Sv  
    qmPu D/ c  
    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。 e\aW~zs 2  
    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。 'S74Ys=-0  
    fUis_?!  
    S{ F\_'%  
    衍射分束器表面 K&{ _s  
    $L|+Z>x  
    jC:D>  
    BINHCZ  
        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。 `'r~3kP*NT  
    ;[Xf@xf  
    -sf[o"T,j  
    KCbOO8cQS  
    8?'=Aeo  
    !.iFU+?V  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) |'o<w ]hc  
    o*d(;  
    l| \ -d  
    @o}J)  
     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。 yXtQfR  
     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,。 3 %r*~#nz  
     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。 s/>0gu]A8  
    pE+:tMH;  
    c;t3I},  
    RxV " ,  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 /18fpH|  
    &{wRBl#  
    =<#++;!I  
        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。 cw0 @Z0  
    I:al[V2g  
    X?u=R)uG  
            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 *>EV4Hl  
    =SW<Vhtb  
    i 8cmT+}>  
                设计与评估结果            相位功能设计 $%&OaAg  
                结构设计TEA评价 HpeU'0u0VK  
    FMM评估            高度标度(公差) %/nDG9l  
    |yj0Rv  
    通用设置 ~EQ# %db  
    zw5Ol%JF  
    4 8; b  
            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。 f/.f08  
            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。 DtS7)/<T  
    4}0YLwgJ  
    纯相位传输设计 cuf]-C1_  
    >*^SQ{9  
    nemC-4}  
    +>Y]1IlI  
    结构设计 J5f}-W@  
    ?%Q=l;W.  
    .k up[d(  
    Ya<V@qd  
    a>Aq/=  
            更深的分析 eAQ-r\h'2  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 BG 4TUt  
    •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。 d[H`Fe6h  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 :UKc:JVNM  
    }U}ppq0Eo  
    dgByl-8Q  
    z -]ND  
    使用TEA进行性能评估 bVZA f  
    ,a2=OV  
    va#].4_  
    4] u\5K-  
    使用FMM进行性能评估 AS4oz:B  
    E3CwA8)k  
    r#}o +3*  
    Cnu])R  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 "r@G V5ED  
    $.ctlWS8l{  
    64'sJc.   
    c|iTRco  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 a=B $L6*4  
    mgq4g  
    0uGTc[^^M  
    3^)c5kcI  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 uE%2kB*]  
    |@'K]$vZ*  
     
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