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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-09-06
    aeSy, :  
    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。 aM?7'8/  
    MB^ b)\X  
    =5dv38  
    U0jq.]P  
    设计任务 vU{ZB^+&6o  
    .s7/bF  
    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 n6Q 3X  
    IeN!nK-  
    Bu!Gy8\  
    n )`*{uv$  
    光栅级次分析模块设置 WHE*NWz>q  
                           u#J5M&#  
    n=rPFp RLF  
    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 kf"cd 1  
    >@ H:+0h-  
    ;HqK^[1\  
    '^Sa|WXq  
    y"@~5e477$  
    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。 Q.\+ XR_|  
    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。 ;C{ 2*0"H|  
    )- 2^Jvc  
    }b\d CGVr  
    衍射分束器表面 ?r'b Z~  
    [&+wW  
    jgEiemh&  
    Fzu"&&>0$  
        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。 'Iu$4xo`[  
    z)|56 F7'  
    ;Kkn7&'F  
    ;2dhue  
    a |z{B b  
    |dX#4Mq^,  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) &,)9cV /  
    Atfon&^  
    ^{~y+1lt'  
    B*D`KA  
     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。 x]a>Q),  
     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,。 ?FMHK\  
     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。 yRvq3>mU  
    5[/ *UtB  
    ||Lqx#e=  
    4qyL' \d[  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 5vP*oD  
    5,?9#n\E,  
    x5PQ9Bw,  
        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。 N@j|I* y|  
    7qzI]  
    p( Qm\g<  
            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 zD)2af  
    ~"=nt@M]  
    25YJH1x  
                设计与评估结果            相位功能设计 37lmB '~  
                结构设计TEA评价 rvr Ok  
    FMM评估            高度标度(公差) >mt<`s  
    $,h*xb.  
    通用设置 -} Z  
    r."Dc  
    _/MKU!\l  
            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。 @ @# G.  
            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*KEODR8\  
    oPWvZI(\&  
    纯相位传输设计 yiI&>J))  
    tb@/E  
    $f C=v  
    *AxKV5[H  
    结构设计 4H1s"mP<  
    WVwNjQ2PM  
    y4shW|>5_  
    %C)U F  
    Q) FL|   
            更深的分析 Xb;CY9&  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 "t\rjFw  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 gQ/zk3?k  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 jRq>Sz{8  
    o.k#|q  
    eKLxNw5  
    //6m2a  
    使用TEA进行性能评估 JBjz2$ZM  
    OwDjUKeN  
    b/S4b  
    Rmd;u g9  
    使用FMM进行性能评估 !-\*rdE {9  
    T8qG9)~3  
    JQbI^ef_;  
    M)3h 4yQ  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 TWxMexiW  
    9`c :sop  
    `CHgTkv  
    X\YeO> C  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 zHu:Ec7  
    !^\|r<2M  
    u2U@Qrs2  
    LXw&d]P  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 ][_:{ N/  
    a2 YdkdjT  
     
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