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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
    9HB+4q[  
    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。 o%7-<\qS  
    #/_{(P  
    CFC15/yU  
    X!_&%^L'  
    设计任务 #N"m[$;QR  
    G9|2 KUG  
    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 h+=IxF4  
    4_kY^"*#"  
    rGQ2 ve  
    EQN)y27poW  
    光栅级次分析模块设置 'Lq+ONX5  
                           s]]lB018O\  
    63'm @oZ  
    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 ; [G:  
    -L +kt_>  
    G9NI`]k  
    nNq<x^@83  
    v4<W57oH  
    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。 4GbfA .u  
    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。 %N)B8A9kh  
    $C.a@gm  
    EsGf+-}|!0  
    衍射分束器表面 ((C|&$@M  
    58XZ]Mc0  
    E*O($tS  
    !m^;wkrY  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 l]4=W<N  
    TG[u3 Y4  
    ~P#mvQE)  
    /v^ '5j1o  
    Vbt!, 2_)  
    C7ug\_,s  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) udu<Nis4  
    [3"F$?e5  
    UAPd["`)y  
    ~n- Px)  
     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。 eT+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,。 b3EGtC}^  
     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。 Kf1J;*i|\  
    <4+P37^ ~  
    jB8Q% {%  
    ||JUP}eP  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 E/g"}yR  
    K fD. J)  
     Z/%FQ  
        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。 ;+<IWDo  
    )O"E#%  
    kL%ot<rt)w  
            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 I<O$);DV'  
    ._^}M<o L  
    yI 2UmhA  
                设计与评估结果            相位功能设计 g E _+r  
                结构设计TEA评价 ZA+dtEE=f9  
    FMM评估            高度标度(公差) .ojEKu+EJ'  
    0K[]UU=P=  
    通用设置 'g!T${  
    Hl`OT5 pNf  
    tsAV46S  
            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。 U3X5tED  
            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。 W w,\s5Uw  
    c`soVqT$?  
    纯相位传输设计 )[ A-d(y=  
    q0NFz mG  
    &1$d`>fn  
    z~#;[bER  
    结构设计 =SXdO)%2  
    EY)2,  
    B W<Dmn  
    Ea&|kO|  
    mY.v:  
            更深的分析 ^1najUpQ_n  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 H].|K/-p  
    •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。 #B;P4n3  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 `Gqe]ZE#"  
    pcy;]U ?  
    moM? aYm  
    O;H6`JQ  
    使用TEA进行性能评估 au{) 5W4~  
    =vbG'_[7  
    j|t=%*  
    qD{1X25O  
    使用FMM进行性能评估 Ipk;Nq  
    } :0_%=)N<  
    f' ?/P~[  
    R9U{r.AA  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 --WQr]U/  
    V`y^m@U!  
    & Q3Fgj  
    5dePpFD5  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 <0})%V?-  
    sp,-JZD  
    M]s\F(*ib  
    Vh^y6U<  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 $fmTa02q>  
    e$Ksn_wEq  
     
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