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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
    o_izl \  
    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。 `V}q-Zdy  
    ?+))}J5N\  
    T6\[iJI|  
    Ytn9B}%o  
    设计任务 Wf+cDpK  
    y6(Z`lx  
    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 d[iQ` YW5  
    h79}qU  
    E>6MeO  
    P_F30 x(  
    光栅级次分析模块设置 is?{MJZ_  
                           ?g_3 [Fk  
    D}-/c"':}  
    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 .73X3`P25  
    G<L;4nA)  
    {5Q!Y&N.%  
    S,88*F(<^q  
    ?qb}?&1  
    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。 g@d*\ P)  
    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。 Tf>bX_L?  
    u+9hL4  
    )HEa<P^kJl  
    衍射分束器表面 )*$lp'~7N  
    A7%)~z<  
    )*u8/U  
    d-oMQGOklb  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 %Hu5K>ZNYp  
    mVj9, q0  
    tR# OjkvX  
    l[dK[4  
    sU=H&D99  
    =O~_Q-  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) w2?3wrP3  
    .#EFLXs  
    !Lu2  
    Z3Og=XHR  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 -{("mR&]  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 R!HXhQ  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 N"Z{5A  
    irZ])a  
    ___~D dq  
    2_>N/Z4T  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 ~?l | [  
    Jx:Y-$  
    \P[Y`LYL  
        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。 ."g`3tVK  
    Z*F3G#A  
    Lw1Yvtn  
            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 G0Iw-vf  
    wH*-(*N "  
    d z|or9&  
                设计与评估结果            相位功能设计 )705V|v  
                结构设计TEA评价 IYv`IS"  
    FMM评估            高度标度(公差) b 1c y$I  
    9i:L&dN  
    通用设置 6%'QjwM_  
    p:&8sO!m  
    e1yt9@k,  
            提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 +L$Xv  
            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。 a .#)G[*  
    I{|O "8  
    纯相位传输设计 Cp\6W[2+B  
    Z{*\S0^ST  
    sJKI!   
    !aUs>1i  
    结构设计 gt) I(  
    .xCZ1|+gG  
    -OV&Md:~  
    G/E+L-N#`  
    /|}EL%a  
            更深的分析 2DA]i5  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 t 9lPb_70  
    •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。 U gat1Pz  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 \  #F  
    HZE#Ab*L  
     ^^sE:  
    G[PtkPSJ  
    使用TEA进行性能评估 @?sRj&w  
    z(ONv#}p  
    &ANf!*<\E  
    .^`{1%  
    使用FMM进行性能评估 `v!urE/gg%  
    yZY\MB/  
    :U|1xgB  
    P\tB~SZ*  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 Pm6p v;WK  
    Q-okt RK  
    LH.]DVj  
    fUWG*o9  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 ,L2ZinU:  
    6_o*y8s.  
    6GlJ>r+n  
    8Al{+gx@?  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 P;.W+WN  
    C}j"Qi`  
     
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