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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
    RkH W   
    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。 Q8:Has  
    UldXYtGe  
    =e/9&993  
    ^1S!F-H4\  
    设计任务 y?[ v=j*U  
    .f*4T4eR-  
    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 V/%>4GYnC  
    Ttu2skcv  
    1Ce@*XBU  
    s`M9    
    光栅级次分析模块设置 e}D3d=6`  
                           iqC|G/  
    oz,np@f)J  
    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 I?h)OvWd  
    iQ tN Aj  
    a=1NED'  
    #+:9T /*>0  
    =}lh_  
    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。 RHaI~jb  
    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。 ;+e}aER&9  
    sd,J3  
    (_niMQtF}  
    衍射分束器表面 (n*^4@"2  
    ~xA-V4.  
    ~qcNEl\-y  
    q$ZHd  
        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。 W^0w  
    O}+.U<V  
    9i'jj N  
    9E zj"  
    4H,`]B8(D  
    *EOdEFsR/  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) i'a?kSy  
    d:ARf  
    "oTHq]Ku  
    un)4eo!7  
     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。 M}`B{]lLz  
     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,。 DNOueU  
     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。 kY&k-K\  
    O ,J>/  
    r;/4F/6"  
    $&y%=-]|  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 $h5xH9x ;  
    5A%w 8Qv  
    #Vl 0.l3  
        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。 rx $mk  
    NV)!7~r}:  
    AuUd e$l_  
            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 u6M.'  
    0)%YNaskj  
    1LqoF{S:  
                设计与评估结果            相位功能设计 y)F;zW<+  
                结构设计TEA评价 1q~+E\x  
    FMM评估            高度标度(公差) `k=bL"T>\  
    3!3xCO  
    通用设置 VcAue!MN  
    aiQ>xen5C5  
    _]04lGx27  
            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。 ;>5 06jZ  
            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。 j;%-fvd;  
    A3rPt&<a  
    纯相位传输设计 9!f/aI  
    kv8Fko  
    WzAb|&?  
    6S\C}U/   
    结构设计 Cnnh7`  
    ~oI1 zNz/  
    ,RE\$~`w  
    ^w(p8G_-w  
    0F@"b{&0  
            更深的分析 MJ7Y#<u  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 q:l>O5  
    •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。 e@c0WlWa  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 w<zIAQN  
    >^%7@i:@U  
    &@%W29:  
    TS/.`.gT  
    使用TEA进行性能评估 eL^.,H0  
    e&7JpT  
    PH`9MXh  
    5:O-tgig.  
    使用FMM进行性能评估 d_4T}% q  
    "u6`m?  
    7.C;NT  
    !xP8# |1  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 iOwx0GD.n  
    n,=VQ Ou  
    |3F02  
    hZh9uI7.  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 jZh';M8"  
    VS9`{  
    .gG1kWA-  
    u`y><w4i  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 U"q/rcA  
    B+[A]dgS  
     
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