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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。 hLF+_{\C|  
    j{}-zQ]n  
    w&&uk[Gh/a  
    7C~qAI6Eg  
    系统内光栅建模 HqM>K*XKU  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 X^204K%:  
     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。 hv" 'DP  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 MV8Lk/zd?A  
    [t)omPy<c  
    b-Fv vA  
    IX/FKSuq  
    附着光栅堆栈 :CH*~o  
    'p0|wM_  
     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)。 g7*"*%v 2  
     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。 z3F ^OU   
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 DGfhS`X  
     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)。 @q=l H *=  
    MYVUOd,  
    z^(6>U ?  
         31BN ?q  
    堆栈的方向 "= H.$ +  
    5<0d2bK$  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: P<+y%g(({  
    In1VW|4h  
    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)。 *7 L*:g  
    44s K2  
    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。 k:?+75?$  
    >;E[XG^  
    :V)W?~Z7B  
         #3uBq(-Z  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 8mjP2  
    lHYu-}TNP  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 @ mzf(Aq  
     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。 bYzBe\^3q3  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 7e,<$PH  
    m7:E7 3:  
    zs+[Aco)  
    ^iaeY jI  
    高级选项和信息 ` eB-C//  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 3YY<2<  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 )p.+39]{2  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 |pIA9/~Z  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 ":,HY)z  
    YK# QH"}  
    `[+9n2j  
    0m5Q;|mH  
    结构分解 S}"?#=Q.%O  
    DdI7%?hK  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 /)8 0@  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 ^q"wd?((h  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 Y^dVNC3vd  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 l+'1>T.I  
    %iPu51+=  
    ? Azpb}#  
    Tb-`0^y&X1  
    光栅级次通道选择 ]{9oB-;,  
    0/.#V*KM  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 }9C5U>?  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 -;$+`<%  
     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)。 39!o!_g  
    %EPqJ(T  
    YY I  
    O$ i6r]j_  
    光栅的角度响应 RJs_ 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。 YtQKsM  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 X$JO<@x  
     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。 $ql-"BB  
     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。 MCma3^/1  
    z(< E %  
    )Jx!VJ^Y  
    VGcl)fIqw?  
    例:谐振波导光栅的角响应 #e%.z+7I  
    |Y<ca   
    PiB)pUYj  
    *f8,R"]-g  
    谐振波导光栅的角响应 +N[dYm  
    Fga9  
    Y=G *[G#  
     
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