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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。 O* )BJOPa  
    238z'I+$G/  
    5d}bl{  
    i98PlAq)B  
    系统内光栅建模 y5Fgf3P@ju  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 H>"P]Y)oX  
     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。 q!q=axfMD  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 AboRuHQ  
    E~8J<g E  
    :K(+ KN(  
    faZc18M^1  
    附着光栅堆栈 Ie8SPNY-H  
    |>-0q~  
     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)。 db3.X~Cn#s  
     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。 G B>T3l"  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 $c LZ,N24  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 J`wx72/-ZW  
    "c![s%  
    6c}nP[6|  
         9'KOc5@l^  
    堆栈的方向 zCu+Oi6  
    SV^[)p )  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: %*Yb J_j7  
    0_t9;;y :  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 1W9uWkk_d  
    I#W J";kqB  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 :;Npk9P(N  
    (&/~q:a>   
    gpCWXz')i  
         `|:` yl  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 q-e3;$  
    cQ0+kX<  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 K=dG-+B~}  
     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。 7}tXF  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 ZZ>(o d!B  
    1NK,:m  
    @j%7tfW  
    R5<:3tk=X  
    高级选项和信息 `>0(N.'T  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ;|oem\dKv  
     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。 yQC8Gt8  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 }w)wW1&  
     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。 S^~ lQ|D  
    XZ/cREz^s  
    6h\; U5  
    ;Udx|1o  
    结构分解 ZrWA,~;  
    MnptC 1N  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 a%wa3N=v  
     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。  j 2e|  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 MhN 8'y(  
     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。 Q?dzro4C  
    P_M!h~  
    ` )~CT  
    ]yas]5H   
    光栅级次通道选择 :n oZ p:a  
    Wk]E6yz6  
     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。 d ewN\  
     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。 [ _&z+  
     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)。  ;.~D!  
    W1O Y}2kj  
    |PLWF[+t8  
    ,*;g+[Bhpl  
    光栅的角度响应 WhDNt+uk)  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 N\x<'P4q  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 {CGk9g" `  
     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。 CrX1qyR  
     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。 q}J Eesf  
    SdJkno  
     .+-7 'ux  
    .H5^N\V|  
    例:谐振波导光栅的角响应 A*? Qm  
    "D ivsq^  
    e{*z4q1  
    m>'#664q1  
    谐振波导光栅的角响应 E1|:t$>Ld  
    )'`@rq!  
    4pFoSs?\  
     
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