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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
    =s*4y$%I  
    直接设计非近轴衍射分束器仍然是一个挑战。由于衍射角相当大,元件的特征尺寸与工作波长在相同的数量级上。因此,设计过程超出了近轴建模方法。因此,在这个例子中,迭代傅里叶变换算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始设计结构,和傅里叶模态方法(FMM)随后应用于严格的性能评估。 ~ 588md :  
    pV!WZ Ufg  
    loHMQKy@  
    |VjD. ]I  
    设计任务 Z N&9qw*  
    t0?t Xe.B  
    使用近轴近似的衍射1:7×7分束器的初步设计通过严格分析,进一步优化零阶均匀性和影响 b_u; `^  
    T11>&K)  
    '#oH1$W]  
    #;+SAoN  
    光栅级次分析模块设置 -G'3&L4 D  
                           t! u>l  
    cxFyN ;7  
    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 )>iPx.hVSS  
    16nU`TN  
    ;!7M<T$&  
    ~BE=z:  
    O%aHQL%Sz  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 : w>R|]  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 RSw; b.t7  
    sXT8jLIf  
    zz<o4b R  
    衍射分束器表面 @3U=kO(^+\  
    fP8bWZ{  
    RMid}BRE  
    b `}hw"f  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 83aWMmA(1  
    CHjm7  
    (h[. Ie  
    y@AUSh;  
    -D1 A  
    b&d4(dk  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) B1%xU?  
    zyt >(A1  
    cFq2 6(e  
    Qw"%Xk  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 _fHj8- s/  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 & IsPqO  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 gO@LJ  
    M6V^ur 1  
    *D`$oK,U  
    ; 3sjTqD  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 )t:8;;W@Ir  
    w6-<HPW<S  
    [9F  
        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。 s"2+H}u   
    # $'H?lO  
    ",Fvv  
            使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 %ZDO0P !/  
    afu!.}4Ct  
    5aXE^.`  
                设计与评估结果            相位功能设计 ^7t1'A8e<  
                结构设计TEA评价 ()n2 KT  
    FMM评估            高度标度(公差) MlW*Tugg  
    pTncx%!W5  
    通用设置 "x0KiIoPk  
    QNxxW2+  
    YTr+"\CkA  
            提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 .&8a ;Q?c  
            通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。 @Q&k6.{4Z  
    Wd ga(8t  
    纯相位传输设计 O3#eQs  
    F%O+w;J4  
    5ci1ce  
    ]*Kv[%r07c  
    结构设计 l|;]"&|_]c  
    >Nx4 +|  
    h2i1w^f  
    kE[R9RS!  
    oR3t vw.  
            更深的分析 lB8g D  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 ::-*~CH)  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 6fC Hd10!  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 L@ejFXQg  
    +%K~HYN  
    rfr]bq5  
    .S4%Q9l  
    使用TEA进行性能评估 Y.#fpG'  
    ,3!4 D^  
    (Ap?ixrR_  
    <\P `<  
    使用FMM进行性能评估 *55unc  
    h R6Pj"@0  
    2@I0p\a  
    _sY; dS/  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 c: (nlYZ   
    \m:('^\6o  
    >gz8,&  
    r @ !  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 0]^gT'  
    J@#rOOu  
    rZ2cC#  
    i)$<j!L  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 ?I\,RiZkz^  
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