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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
    9&jNdB  
    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。 [X\2U4  
    .w"O/6."  
    /d;l:  
    6YbSzx` ?k  
    设计任务 >eI(M $  
    Ue%5 :Sdr  
    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 pm|]GkM  
    (CwaO m{g  
    YkbLf#2AE|  
    m#P&Yd4T  
    光栅级次分析模块设置 :a`m9s 4  
                           J]e&z5c  
    @[lr F7`o  
    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 ObnB6ShKi  
    |'#NDFI>}  
    g Q^]/X  
    b?,y%D) '  
    ~KvCb3~X  
    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。 F*u;'K   
    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。 H|?`n uiD  
    (d\bSo$]  
    $tJJ >"  
    衍射分束器表面 3._fbAN%e  
    igCtq!.a  
    W@Wh@eSb;  
    j/\XeG>  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 ,y @3'~  
    6cvm\ opH  
    n9yxZu   
    ~b/>TKn+  
    8X5XwFf}  
    I Cs1=  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA)  -W ,b*U  
    fq'Of wT  
    9yPB)&"EF  
    YXEZ&$e'  
     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。 g*uO IF  
     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,。 3lqhjA  
     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。 ?u|g2!{_  
    f]ef 1#  
    7+bzCDKU  
    dLq!t@?iu>  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 ~%ZO8X:^  
    xUUp ?]9y  
    5s9~rm  
        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。 FdD'Hp+  
    K.SHY!U}  
    zc#`qa:0  
            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 kW9STN  
    P:+:Cm<  
    @\a- =  
                设计与评估结果            相位功能设计 `:&{/|uP7  
                结构设计TEA评价 Q\Eq(2p  
    FMM评估            高度标度(公差) slbV[xR  
    bPEAG=l"-  
    通用设置 j!l(ReGb  
    &2DW  
    ZJqmD  
            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。 w,&RHQB  
            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。 G[mYx[BTz  
    %k~=iDk@  
    纯相位传输设计 _\6-]  
    ?w+T_EH  
    bYz:gbs]4|  
    M:~#"lfK  
    结构设计 [,c>-jA5  
    =J,:j[D(  
    F=#Wfl-o  
    f"Z2&Y@  
    '"&?u8u)  
            更深的分析 b#F3,T__`Y  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 ?$?Ni)Z  
    •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。 3 f3?%9  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 9M6&+1XE  
    _Cs.%R!r  
    nsPM`dz/  
    JGtdbD?Fw  
    使用TEA进行性能评估 u=4Rn  
    GZ1>]HB>r^  
    ^l9S5 {  
    >\e11OU0Gy  
    使用FMM进行性能评估 |G1U $p  
    5 Z@Q ^  
    8L#sg^1V  
    SF6n06UZu  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 |qBo*OcO  
    p(v.sP4w  
    FY'f{gD^  
    0wx`y$~R  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 #q\C"N5ip  
    oyUf/ Sl  
    k,?k37%T]  
    y,aASy!Q  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 :G!Kaa,r  
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