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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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    光币
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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
    c!w4N5aM  
    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。 mUnn k`v  
    qDcl;{L  
    hrEKmRmF-  
    W%vh7>.  
    设计任务 "uZ'oN  
    xu& v(C9  
    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 0qR;Z{k  
    l9P~,Ec4''  
    !aLByMA  
    zg8m(=k'  
    光栅级次分析模块设置 3 5|5|m a  
                           xo^_;(;  
    7J$ ^R6rh  
    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 }=XL^a|V  
    K")-P9I6-f  
    { " $2  
    jZm1.{[>  
    L$7v;R3  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 9%\q*  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 Z~$&h  
    tk1qgjE(?  
    ps<JKHC/c  
    衍射分束器表面 d&R/fIm  
    hr]NW>;  
    -qx Z3   
    2"V?+Hhz  
        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。 yDy3;*lE  
    ~^Vt)/}Q  
    EkXns%][L  
    yVh]hL#4+w  
    7cvbYP\<lv  
    N15{7 ,   
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) M=0I 3o}J  
    {#Gr=iv~N  
    3R4-MK  
    ;=UrIA@y;=  
     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。 <niHJ*  
     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,。 HESwz{eSS  
     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。 /6L\`\g  
    7/aJ?:gX  
    E$8GXo00v  
    tQ=U22&7  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 ?CmW{9O  
    xx9qi^  
    NUx%zY  
        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。 `<\AnhNW]I  
    "d.qmM  
    3(FJ<,"D}  
            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 ,h>0k`J:a  
    5F <zW-;  
    eJJvEvZ,  
                设计与评估结果            相位功能设计 q[dls_  
                结构设计TEA评价 (A(d]l  
    FMM评估            高度标度(公差) Oo=} j  
    /=Q7RJ@P  
    通用设置 wU+ofj; +I  
    w_\niqm<y  
    Kw-E%7gh4c  
            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。 c&F"tLl  
            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。 oD!72W_:  
    H;IG\k6C  
    纯相位传输设计 7,Z%rqf\)  
    !:e}d+F  
    ]S%qfna e1  
    f4X?\eGT  
    结构设计 YSv\T '3  
    Hyq| %\A  
    #l:qht  
    W13$-hf9  
    KvktC|~?  
            更深的分析 /r}t  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 pBmacFP  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 BnAia3z  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 ogjm6;  
    52-^HV  
    bl}$x/  
    +2C:]  
    使用TEA进行性能评估 "t4~xs`~X  
    =_L"x~0I-  
    &\c$s  
    wm@1jLjrQ  
    使用FMM进行性能评估 0)9GkHVu(  
    &o:ZOD.  
    MLa]s* ; d  
    {b]WLBy  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 DB%=/ \U  
    oPre$YT}h  
    (AR-8  
    S/7D}hJ  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 u5T \_0  
    6>bKlYl&9  
    (Rs<'1+>  
    m,)Re8W-  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 |{ *ce<ip5  
    a>""MC2  
     
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