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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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    光币
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-09-06
    |ZRagn30  
    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。 4GY[7^  
    CzRc%%BA  
    e :%ieH<  
    [f1 (`<  
    设计任务 )GM41t1i  
    &3J_^210  
    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 }dWq=)*  
    6/r)y+H  
    :7!0OVQla\  
    ['B?i1 .  
    光栅级次分析模块设置 +wN^c#~7  
                           8&?s#5zA  
    qUob?| ^   
    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 s/q7.y7n{  
    x,|hU@h  
    w35J.zn  
    1DE<rKI  
    T"E6y"D  
    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。 =u2l. CX  
    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。 d4>Z8FF|1B  
    aTqd@},?  
    |Lf"6^@yh  
    衍射分束器表面 !Wy6/F@Z  
    z$/_I0[  
    R`DKu=  
    HkUWehVm  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 MGR!Z@1y  
     PT=2@kH  
    6@{(;~r  
    }L+L"l&  
    m'6&9Ja k  
     -QM: q  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) toya fHf  
    kb{]>3Y"  
    9F)z4  
    4cabP}gBk  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 5_I->-<  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 >VP= MbN  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 "$ Y_UJT7  
    r@+ri1c  
    K1r#8Q!t  
    @eD):Y  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 ~sl{|E  
    e;Ti&o}  
    h|VeG3H  
        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。 F)&@P-9+  
    (@<lRA ^  
    'IZI:V"  
            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 dJ2Hr;Lc  
    Oiz ,w7LRh  
    )0"wB  
                设计与评估结果            相位功能设计 wRcAX%n&  
                结构设计TEA评价 WN?O'E=2  
    FMM评估            高度标度(公差)  [F0s!,P  
    s2'yY(u/  
    通用设置 Ne8Cgp  
    lef2X1w}!  
    Tl$ [4heE  
            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。 \6E|pbJ}x  
            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。 ej4W{IN~:  
    v(B<Nb  
    纯相位传输设计 01r 8$+  
    I/d&G#:~  
    8jd;JPz@\  
    xy5lE+E_U  
    结构设计 1|kvPo#  
    C${Vg{g7a  
    0E,8R{e  
    "= 6_V?&w  
    k. MUdU^  
            更深的分析 pk?w\A}  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 #E? (vA1  
    •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。 =|M>l  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 (qqOjz   
    Z*y`R XE  
    %_+2@\  
    ,uo'c_f(e  
    使用TEA进行性能评估 t]y D-3'l&  
    ]ndvt[4L  
    ^B(V4-|  
    YP.5fq:  
    使用FMM进行性能评估 [`{Z}q&  
    wfU7G[  
    TD'L'm|2  
    T*#/^%HSG  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 Bg&i63XL$$  
    LQ(yScA@  
    8TGOx%}i  
    -BRc8 /  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 oFy=-p+C  
    (g[h 8 c  
    ;i Fz?d3;  
     {Or;  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 e\Y*F  
    $ et0s;GBv  
     
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