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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。 h"{Z%XPX#  
    (},TZ+u  
    )a%kAUNj  
    kG>d^K  
    系统内光栅建模 CPCjY|w7   
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 ki[Yu+';}  
     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。 4 u!)QG  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 Hjm  
    fQ[ GN}k  
    MjW g  
    g~JN"ap  
    附着光栅堆栈 ,f;YJHEx8  
    H#l uG_)  
     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)。 ({}JvSn1  
     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。 pO.+hy  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 fYuz39#*  
     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)。 " E U[Lb  
    nDvj*lZF  
    vf+GC*f  
         VnB"0 "%w  
    堆栈的方向 `}YCUm[SI  
    8e9ZgC|  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: &nk[gb o\  
    D@5AI ](  
    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)。 nmn 8Y V1  
    WZ a?Xb  
    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。 _S[@d^cY  
    o0Y {k8  
    A[F tPk{k  
         BuE=(v2}  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 a.r+>44M  
    k<098F  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 yrnIQu*Uu  
     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。 $s*\yam?|  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 %4/>7 aB]Y  
    E{m\LUd^ :  
    Vu3;U  
    ]\y:AkxhJ  
    高级选项和信息 _<`j?$P  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 }6;v`1Hr  
     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。 s3sAw~++  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 bcp+7b(IB  
     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。 MY]Z@  
    df=G}M(  
    x4&<Vr  
    Gf(|?" H  
    结构分解 "w#jC ~J<W  
    biy1!r  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 9U[ 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。 /~?'zr  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 OaeGukhX&  
     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。 &R\t<X9 n  
    lLq:(zMH  
    ^ gY^I`"e6  
    sOegR5?;  
    光栅级次通道选择 BB&7VSgc-  
    /1F5khN  
     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。 2WK]I1_  
     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。 rq;Xcc  
     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)。 `*5_`^t   
    %s}c#n)N  
    aNX M~;5~  
    yHY \4OHS  
    光栅的角度响应 AATiI+\S  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 >h?!6L- d  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 #bz#&vt$  
     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。 O_yk<  
     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。 j06q3N"  
    U}w,$ Y  
    lV4|(NQ9  
    'jr\F2  
    例:谐振波导光栅的角响应 hG~TqH^} B  
    }YiE} +VW|  
    >5rb4  
    EDMuQu/D8  
    谐振波导光栅的角响应 #GTR}|Aga  
    6Qo YX] .  
    Y[=X b  
     
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