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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。 c(<,qWH  
    2o5v{W  
    X@ Gm:6  
    Ghgo"-,#  
    系统内光栅建模 %wp#vO-$  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 Ck0R%|  
     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。 &i~AXNw  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 bUp ,vc*  
    &G>EBKn\2`  
    Jy X7I,0  
    kGZ_/"iuO  
    附着光栅堆栈 a+CHrnU\;  
    Ur]~>-Z  
     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)。 uUczD 8y  
     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。 @9QtK69  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 2 S\~  
     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)。 7gV"pa  
    NgnHo\)  
    r4~Bn7j2  
         .qioEqK8!y  
    堆栈的方向 syYg, G[  
    LyB$~wZx~@  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: [k9aY$baT^  
    2>l:: 8Pp  
    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)。 Upr:sB  
    <~}t;ji  
    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。 4C ;4"6  
    rZy38Wo  
    n NI V(  
         _= _]Yx  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 b-{\manH  
    PomX@N}1  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 :ji_dQ8k  
     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。 gnoV>ON0  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 pQxaT$  
    HB4Hz0Fa  
    7"r7F#D=G  
    dyjzF`H  
    高级选项和信息 8Us5Oi  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 daaEN(  
     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。 -0Q:0wU  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 ~$f+]7  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 '!!w|k d  
    TD-d5P^Kek  
    q0 :Lb  
    X9nt;A2TU+  
    结构分解 :rb<mg[  
    8=7u,t  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 uKqN  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 }(-R`.e;  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 xyx.1o e!  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 +b] g;  
    ' %OQd?MhL  
    J?-"]s`J  
    x!q$`zF\\  
    光栅级次通道选择 >#R<*?*D}  
    ;0}$zy1EZ  
     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。 ~fs{Ff'  
     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。 >.PLD} zE_  
     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)。 H!&]Di1Eh  
    S,vrz!'>A  
    (@O F Wc"p  
    {so"xoA^c  
    光栅的角度响应 !wvP 24"y  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 _"J-P={=  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 'oHtg @  
     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。 !1dCk/D&)8  
     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。 tCK%vd%  
    [Y*p I&f  
    A75IG4]  
    i}RxTmG<  
    例:谐振波导光栅的角响应 UioLu90 P  
    oj@B'j  
    Aa.bE,W  
    uKh),@JV  
    谐振波导光栅的角响应 c3!d4mC:  
    S'V0c%'QQV  
    b}o^ ?NtA  
     
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