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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。 Y?3f Fg  
    &$ud;r#  
    u 7:Iv  
     md,KRE  
    系统内光栅建模 wr5v-_7r,  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 W>5[_d  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 fm L8n<1  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 Gt+rVJ=v  
    ,OERDWW|6  
    jtUqrJFlQ  
    4,>9N9.?9  
    附着光栅堆栈 - AU{Y`j  
    zez|l  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 ujzfy  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 f!{@{\  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 =^SxZ Bn  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 3=yfbO<-  
    0?}n(f!S  
    px*1 3"  
         Y2;2Exp^  
    堆栈的方向  6']HmM  
    gJCZ9{Nl  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: 2v2XU\u{t  
    k(M:#oA!  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 rOz1tY)l0d  
    l*6Zh "o:  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 -i1 f ]Bd  
    NSBcYObX  
    6]4#8tR1_  
         ]Axz}:  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 \ H~zN]3^  
    zg H(/@P  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 '_^T]fr}  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 & +*OV:[;  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 8XG';K_  
    P#,;)HF  
    X6",Xr! {  
    zh|9\lf  
    高级选项和信息 *ziR&Fr!  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 l#`G4Vf  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 OZ+v ~'oD  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 bMGn&6QiP[  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 0ZM(heQ  
    g;v;xlY`N  
    Xl$, f`f~  
    jj1\oyQ8  
    结构分解 A4'5cR9T!  
    jn:_2g[  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 pF4Z4?W  
     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。 :n QlS  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 i'7+ ?YL  
     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。 Qr9;CVW  
    t* =[RS*  
    ](A2,F 9(U  
    xC,x_:R`  
    光栅级次通道选择 @phVfP"M  
    'gvR?[!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。 e=WjFnK[x7  
     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。 )@X0'X<  
     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)。 ;Mup@)!j  
    sl `jovT[Y  
    u0c}[BAF  
    Fq@o_bI  
    光栅的角度响应 w y|^=#k  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 Q-n8~Ey1a  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 pYx,*kG:HW  
     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。 ,VHqZ'6  
     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。 ^>?=L\[  
    dPwyiV0  
    Z*i p=FYR  
    {]< G=]'  
    例:谐振波导光栅的角响应 EUi 70h +  
    [/CGV8+  
    I I+y  
    W&IG,7tr  
    谐振波导光栅的角响应 y %Q. (  
     ch8a  
    A^>@6d $2  
     
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