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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。 ancs  
    HY|=Z\l"  
    ?( rJ  
    HE6 kt6  
    系统内光栅建模 4'9yMXR  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 D; i%J  
     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。 XqX6UEVR4  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 U (*k:Fw  
    F-0|&0  
    F6,[!.wl  
    <Wqk5mR  
    附着光栅堆栈 %+0 7>/  
    e !BablG[  
     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)。 4K{<R!2I  
     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。 JWzN 'a R  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 Y;n;7M<F  
     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)。 yCC.j%@  
    C5k\RS9  
    l.gt+e  
         Tp-<!^o4  
    堆栈的方向 ! 3&_#VO  
    98"/]ERJ  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: |1M+FBT$w  
    J)yNp,V  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 =\uQGH  
    OZ,%T9vP  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 \l$gcFXb  
    5ctH=t0  
    \r4QS  
         HH`G/(a  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 YhpNeP{A  
    ;G 27S<Q  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 wlvhDJ  
     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。  J^"  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 9#C hn~ \  
    B-EVo&.  
    O:K={#Xj  
    <Vu/6"DP  
    高级选项和信息 /1s|FI$-L  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 SY: gr  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 fYv= yP~  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 UM?{ba9  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 0H<&*U_V  
    %(72+B70R  
    UBN^dbP*  
    gtizgUS7  
    结构分解 u>e4;f`F  
    d`M]>EDXp  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 Av3qoH)[<  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 *C>B-j$  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 H ?ZlJ|/c  
     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。 e@B+\1  
     3)5Gzn  
    Cq-d,  
    z@\r V@W5  
    光栅级次通道选择 =SY5E{`4p  
    X^pxu6nm-  
     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。 y]z^e\qc)  
     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。 / /ty] j  
     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)。 =v (MdjwFl  
    ]yzqBbV  
    .Fdqn?c|+  
    z?a<&`W  
    光栅的角度响应 ,<,ige  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 [#}A]1N  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 y1zNF$<q  
     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。 "Zu hN(-`  
     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。 >o\s'i[  
    1r %~Rm  
    M!KHBr  
    t")+ L{  
    例:谐振波导光栅的角响应 @ P[o  
    ,(%?j]_P2  
    OI=LuWGQE1  
    n9qO;X4&  
    谐振波导光栅的角响应 vSu|!Xb]  
    ^iWcuh_n  
    ~S5wfx&  
     
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