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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
     HSR^R  
    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。 1ukCH\YgU  
    IO4 8sV }  
    Apfs&{Uy  
    9W[ ~c"Ku  
    设计任务 ;1&7v  
    du:%{4  
    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 l]GUQcN=  
    A]FjV~PB  
     !AGjiP$  
    X~Yj#@  
    光栅级次分析模块设置 ,X2CV INb}  
                           4X5Tyv(Dp  
    l{7q(  
    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  #)r  
    MJ )aY2  
    9mT;> mE  
    /4R|QD  
    :]viLw\&g  
    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。 $ 4& )  
    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。 hu G]kv3F:  
    BZP~m=kq  
    T%\f$jh6  
    衍射分束器表面 ,/qS1W(  
    -]?F  
    o$=D`B  
    .\?)O+J!  
        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。 >c~ Fg s  
    HZ#<+~J  
    Wn9b</ tf  
    &D|wc4+  
    % e@Jc 3  
    sKkk+-J4  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) /puM3ZN  
    L)sCc0fv7k  
    .mse.$TK.^  
    AvN\^ &G  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 #^>5,M2  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 zdwr5k  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 } h.]sF  
    Rr#vv  
    DKjkO5R\  
    l~/g^lN  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 -qPYm?$  
    ~t $zypw  
    hY?x14m$3  
        光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 c&+p{hH+  
    kc3dWWPe  
    Y+k)d^6r  
            使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 k-v@sb24_  
    H'L ~8>  
    O~r.sJ}  
                设计与评估结果            相位功能设计 (5SN=6O  
                结构设计TEA评价 k0=$mmmPY  
    FMM评估            高度标度(公差) @q?zh'@;  
    Btmv{'T_y@  
    通用设置 `g;`yJX<  
    -m&8SN  
    ]"3(UKx  
            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。 e7j3 0Iy  
            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。 $6ZO V/0  
    p~T)Af<(  
    纯相位传输设计 )$*T>.JA  
    .,C8ASfh  
    ;OlC^\e  
    7PDz ]i  
    结构设计 Lh%>> Ht{  
    Z2yZz:.'  
    0 ttM_]#q  
    PXZ ZPW/  
     1k5o?'3&  
            更深的分析 *Ge2P3  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 W2F %E  
    •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。 ( aGwe@AS  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 A~CQ@  
    -?A,N,nnX  
    g4BEo'  
    rUX1Iu7  
    使用TEA进行性能评估 !<wM?Q:  
    \BT8-}  
    p/|": (U  
    aj1o   
    使用FMM进行性能评估 7b,5*]oZ  
    y/>]6Pj  
    !5rja-h  
    $Ik\^:-  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 P"`OuN  
    {iGk~qN  
    C F2*W).+  
    *&b~cyC  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 p}qNw`  
    F2 /-Wk@  
    `%lgT+~T  
    >&0)d7Nu8m  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 L:HJ:  
    8Y.25$  
     
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