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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
    1<@lM8&.kO  
    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。 O8hx}dOjA  
    z]g#2xD2  
    [uqr  
    FsUH/Y y  
    设计任务 7Z]?a  
    tz65Tn_M  
    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 >%6j-:S  
    W\<OCD%X  
     e#5WX  
    < *iFVjSI(  
    光栅级次分析模块设置 =KR^0<2r  
                           X ([^i;mr  
    TH4f"h+B3"  
    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 q:up8-LAr  
    8Ie0L3d-  
    =:T"naY(  
    r8R7@S2V'  
    n S$4[!0  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 br0\O  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 T\zn&6  
    \W_ Dz*N  
    K&._fG  
    衍射分束器表面 aU +uPP  
    hTAc}'^$  
    7g8\q@',  
    `o_i+?E  
        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。 56."&0  
    5Mxl({oI]  
    RU.j[8N$  
    tvJl-&'N  
    M2:3 k  
    ~>]Ie~E: (  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) o}36bi{  
    .}R'(gN\6  
    S% ptG$Z  
    [PrJf"Z "  
     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。 \8Ewl|"N:u  
     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,。 31g1zdT!  
     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。 VKXB)-'L  
    k?pNmKVJM  
    V[44aN  
    z,qNuv"W  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 DS|x*w'I  
    pdQaVe7tRo  
    ;(g"=9e  
        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。 1:h(8%H@"  
    @uxg;dyI~  
    kyB>]2  
            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 <+ <o X"I  
    5*"WS $  
    m&*0<N  
                设计与评估结果            相位功能设计 ' wLW`GX.  
                结构设计TEA评价 k3 '5Ei  
    FMM评估            高度标度(公差) <1V>0[[e  
    |<YF.7r;  
    通用设置 @$ )C pg  
    CZv^,O(M?2  
    2JHF*zvO-  
            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。 '~6l 6wi  
            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。 /{ 8.Jcx$  
    ]_ y;Igaj  
    纯相位传输设计 Q!fk|D+j  
    )/v`k>E  
    a'G[ !"  
    H,fVF837  
    结构设计 uvD*]zX  
    n*=Tm KQ  
    'xOH~RlE  
    ,+_gx.H2j  
    Gm\jboef]  
            更深的分析 No/D"S#  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 6:TA8w|  
    •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。 4,6?sTuX  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 oW/H8q<wY  
    1UH_"Q03  
    XOY\NMo  
    PurY_  
    使用TEA进行性能评估 P6ugbq[x#e  
    ~qW"v^<  
    ) nn v{hN  
    kL}*,8s{  
    使用FMM进行性能评估 >3ASrM+>w  
    Ef6LBNWY.  
    Fo| rRI2  
    Su`] ku'  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 Luh*+l-nO  
    QtqE&j  
    nqujT8  
    O%s?64^U  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 }Mh`j $  
    /%)x!dmy  
    CY.i0  
    ) ]]PhGX~  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 I* JSb9r  
    V^p XbDRl  
     
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