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    [技术]用于一般光学系统的光栅元件 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-11-01
    光栅光学中最常用的衍射元件之一。如今,它们经常被用于复杂的系统中,并与其他元件一起工作。在这种情况下,非常需要将光栅不仅仅是作为孤立的元件来模拟,而是与系统的其余部分结合,以评估整个系统性能。VirtualLab Fusion提供了一个独特的光栅元件,允许在光路中轻松地包含各种不同形状的光栅,无论是一维周期光栅(层状),二维周期光栅,或体(布拉格)光栅。本用例介绍了该元件的功能,包括光栅级次的设置和堆栈的定位。 j@DyWm/7  
    W+#?3s[FV  
    6f?DW-)jp/  
    Jx}5`{\  
    系统内光栅建模 J+zqu  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 }vi%pfrB  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 ~`BOz P  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 wqyAEVea'8  
    TwH(47|?Nt  
    ;f><;X~KX  
    =4[zt^WX"  
    附着光栅堆栈 :J"e{|g',  
    i ]_fhC  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 AL;"S;8  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 2PC4EjkC  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 f 6q@  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 !y),| #7P  
    Rpr# ,|  
    ka'MF;!rc  
         Rl(b tr1w  
    堆栈的方向 l]ZUKy  
    OYKV*  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: ]D%[GO//!  
    j7W_%Yk|E  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 B|Omz:c  
    @@5u{K  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 ?>&8,p17  
    1eJ\CdI  
    vhg4E80Kr  
         lA1R$  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 cmI8Xf]"P-  
    JWBWa-  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 j]P|iL  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 G'("-9  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 F 6Ol5  
    & #|vGhA  
    k >MgrtJI  
    R|vF*0)>W  
    高级选项和信息 9\;EX  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 9qPP{K,Pq2  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 C }[u[)  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 ~}5(J,1!  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 t_N `e(V  
    J]N}8 0  
    u+V;r)J{  
    @s/ qOq?  
    结构分解 b:JOR@O  
    <@yyx7  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 9GEcs(A*  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 9O)>>1}*S  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 7KEGTKfW  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 oacY-&  
    XkD_SaL}  
    |EApKxaKD  
    Ns $PS\  
    光栅级次通道选择 UOY1^wY  
    D3Mce|t^  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 WX[y cm8  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 %`TLs^  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 nGf@zJDb  
    [brrziZ  
    3ty){#:  
    `+6HHtF  
    光栅的角度响应 U".-C`4v  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 #=tWCxf=  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 NanU%# &  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 +!<`$+W  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 pr?/rXw  
    ooAZ,l=8  
    KV6S-  
    NX; &V7  
    例:谐振波导光栅的角响应 Mc8^{br61  
    M(BZ<,9V  
    1Y`MJ \9  
    Z/x1?{z  
    谐振波导光栅的角响应 HI?>]zz|  
    e,BJD>N ?  
    B8&@Qc@~  
     
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