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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
    jo3(\Bq  
    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。 ,Xr`tQ<@  
    yFS{8yrRUU  
    ?1zGs2Qs  
    pe<T" [X  
    设计任务 :LlZ#V2  
    |KVVPXtq%C  
    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 b- bvkPN  
    8_ o~0lb  
    "Q:h[)a  
    ~ch%mI~  
    光栅级次分析模块设置 Ke=+D'=  
                           9gglyoZ%  
    Gs,e8ri!  
    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 f/s"2r  
    k"C'8<T)'  
    M< .1U?_#  
    NqGSoOjIO2  
    I>##iiKN  
    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。 Od ^Sr4C  
    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。 Z`86YYGK  
    [S8*b^t4  
    S4?WR+:h  
    衍射分束器表面 U=7nz|  
    @rA V;D%  
    aC%Q.+-t  
    aEh9 za  
        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。 KU*aJl_n,  
    .gzfaxi  
    G "!v)o  
    SH#*Lc   
    O1)\!=& .  
    VumM`SH  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) iK+Vla`}  
    O|)b$H_  
    ^sFO[cYo  
    K#AexA  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 :>r W`= e'  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 k3nvML,bv  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 eO(U):C2  
    psc Fb$b  
    LkP :l  
    Ir5|H|b<  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 `C C=?E  
    mw}Bl; - O  
    T:Ee6I 3l  
        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。 D4{KU%Xp&  
    V=% ;5/  
    al-rgh  
            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 #^Pab^Y3r-  
    b GI){0A  
    uwr7 .\7  
                设计与评估结果            相位功能设计 deVnAu =  
                结构设计TEA评价 3fB]uq+eD%  
    FMM评估            高度标度(公差) >`SeX:  
    4#7*B yvf  
    通用设置 <Z<meB[g  
    )wCNLi>4  
    EwU)(UK  
            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。 +xU({/  
            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。 vJ=Q{_D=\  
    t89Tt@cf  
    纯相位传输设计 \!BVf@>p%  
    s.Bb@Jq  
    3l41"5Fy&  
    R LMn&j|?e  
    结构设计 %Nv w`H  
    `]XI Q\ *  
    ]d@>vzCO  
    )RvX}y-  
    X?wZ7*'1  
            更深的分析 l v hJ  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 s</qT6@  
    •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。 z F.@rXl  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 M}#DX=NZc  
    ^ r(My}  
    _8 |X820  
    kaB4[u  
    使用TEA进行性能评估 X~c?C-fV  
    3Cc#{X-+  
    :S_]!'H  
    %dg[ho  
    使用FMM进行性能评估 25-h5$s  
     w:QO@  
    matna  
    Z%:>nDZV  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 QAp]cE1ew  
    9jqsEd-SW  
    /*,_\ ;  
    .6azUD4  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 @`:X,]{  
    o!K DeY  
    L*[3rqER  
    ->{-yh]jv  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 [K\b"^=<  
    ?SElJ? Z  
     
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