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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
    l U/Xi  
    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。 *Jsb~wta  
    05wkUo:9  
    5 A0]+)5E8  
    KhR3$|fH<  
    设计任务 clvg5{^q[  
    Qt.*Z;Gs  
    使用近轴近似的衍射1:7×7分束器的初步设计通过严格分析,进一步优化零阶均匀性和影响 dmF=8nff  
    +f/ I>9G  
    ?|5M'o|9  
    apL$`{>US  
    光栅级次分析模块设置 \IL)~5d  
                           ~5P9^`KNH  
    z*},N$2=  
    使用常规的分束器会话2编辑器,VirtualLabFusion提供了一个指导工具,允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数 ~@'wqGTp  
    yj:@Fg-3g  
    i@rtt M  
    m*y&z'e\  
    x1 |/  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 mx9vjW fy  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 W8& )UtWQ  
    h .Qk{v  
    }b2YX+/e$f  
    衍射分束器表面 c+FTt(\8.  
    q1rj!7  
    pT,8E(*l2  
    zH1 ;h  
        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|9|k  
    beO Mln+R  
    #L.,aTA<  
    chICc</l&  
    /h53;$zK  
    x;?8Zr  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) FJ0I&FyWs  
    Q/|.=:~FO  
    (2b${Q@V  
    &2W"4SE]6  
     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。 YrL(4 Nt8  
     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,。 fw&*;az  
     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。 QT c{7&  
    ,b5'<3\  
    b+~_/;Y9  
    T<*)Cdid  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 h3`}{ w  
    vEI{AmogRx  
    .=eEuH  
        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。 gXI-{R7Me  
    {Z c8,jm  
    3k'Bje?9~  
            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 D&FDPaJM  
    1'f_C<.0  
    +2iD9X{$MX  
                设计与评估结果            相位功能设计 ;a?<7LIx  
                结构设计TEA评价 v? ."`,e  
    FMM评估            高度标度(公差) O|t>.<T?  
    r|l?2 eO~  
    通用设置 1o&zA<+NY  
    Cf(WO-F^  
    Phi5;U!  
            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。 ,yC..aI  
            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。 xn`)I>v  
    n$2oM5<  
    纯相位传输设计 o-bH3Jkb]&  
    O7 ;=g!j  
    3zB'AG3b  
    @aQ:3/  
    结构设计 Q\4tzb]  
    {dxFd-K3  
    1'/ [x(/]d  
    c!E{fSP  
    ~Eg]Auk7  
            更深的分析 bse`Xfg  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 T^4 dHG-(  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 dU9;sx  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 S${%T$>  
    n#6{K6}k~  
    GTLS0l)  
    Movm1*&=  
    使用TEA进行性能评估 ZbC$Fk,,I&  
    X| \`\[  
    ]$drBk86bh  
    #HV5M1mb  
    使用FMM进行性能评估 2,:{ 5]Q$  
    :#g.%&  
    Tz)Ku  
    GeJ}myD O  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 <P#BQt f  
    =6U5^+|d  
    m}z6Bbis0  
    ~R[ k^i.Y  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 lW5Lwyt8  
    9}QIqH\p  
    IM1&g7Qs2  
    $,K@xq5  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 f+9WGNpw  
    c@g(_%_|2  
     
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