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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
    OD?y  
    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。 QX/X {h6  
    `FzYvd"N  
    RVgPH<1X@e  
    LL= Z$U $  
    设计任务 |P,zGy  
    m?D <{BQ;  
    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 kvW|=  
    s FQ4O- SM  
    S1 EEASr!}  
    (xZr ]v ]U  
    光栅级次分析模块设置 PJxak3  
                           FG DGWcRw~  
     (kWSK:l  
    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 (|0.m8D~D  
    ~ Ho{p Oq  
    :jt;EzCLg%  
    V>b2b5QAH,  
    .N~PHyXZR  
    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。 w24{_ N  
    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。 ,hpH!J'5f/  
    V;h=8C5J  
    ?a'6EAErC  
    衍射分束器表面 8sN#e(@  
    lZ|L2Yg3uB  
     G"o!}  
    Q^z=w![z  
        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。 jd%Len&p  
    :]P~.PD5,  
    Zg -]sp]  
    b]!9eV$  
    S  ~@r  
    :a_BD  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) _GVE^yW~z  
    A}t%;V2  
    V]I:2k5  
    IDy_L;'`*  
     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。 ~bdv_|k  
     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,。 k: b/Gq`  
     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。 QWrIa1.JC  
    LHs-&  
    J|V K P7  
    2 ;JQX!  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 Ye9Y^+-  
    c_ La^HS  
    e]lJqC  
        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。 |u@+`4o  
    >_XOc  
    "(s6aqO$  
            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 1HMUHZT  
    >T<6fpXuk2  
    '.?^uM  
                设计与评估结果            相位功能设计 f}^I=pS&  
                结构设计TEA评价 ` ^DjEdUN  
    FMM评估            高度标度(公差) Q,{^S,s<   
    $}t=RW  
    通用设置 QE|`&~sme  
    k`Nyi )AGe  
    Vy__b=ti?  
            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。 9B /s  
            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。 qu_)`wB  
    geksjVwPH  
    纯相位传输设计 tR kF   
    8{dEpV*  
    !O|ql6^;  
    >R!"P[*  
    结构设计 ; e@gO  
    8p&kLo&  
    i[\w%(83Fi  
    >OV<_(S4  
    `ncNEHh7K  
            更深的分析 6^)rv-L~5y  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 )l&D]3$6K  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 %SAw;ZtQ:  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 4o<*PPA1  
    (Yv{{mIy  
    qj&b o  
    C5|db{=\.*  
    使用TEA进行性能评估 ^i+[m  
    s=D f `  
    #)o7"PW:  
    Z|G/^DK!  
    使用FMM进行性能评估 iK#/w1`  
    8V9 [a*9  
    Oe51PEqn  
    C-m*?))go  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 %%%S"$t  
    `1Zhq+s  
    >c4/ ?YV  
    [:iv4>ZZ  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 Bq@zaMv  
    `9Yn0B.  
    +L0w;wT  
    F30 ]  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 $IVwA  
    qj!eLA-aD  
     
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