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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。 @}sxA9 a  
    }cUq1r-bW  
    RQ}0f5~t  
    _?Q0yVH;,  
    系统内光栅建模 ? I7}4i7  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 VnqgN  
     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。 imGg3'  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 h8#14?  
    JRfG]u6GU  
    .dqV fa  
    -L=aZPW`M  
    附着光栅堆栈 #w_cos[I  
    ?Ybgzb  
     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)。 GZ xG!r -  
     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。 BC|=-^(  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 $J]VY;C!  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 |T!ivd1G  
    _`'VOY`o  
    |^: A,%>  
         @ Gxnrh6  
    堆栈的方向 PtP{_9%Dz  
    F\LAw#IJ  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: (t$jb |Oa  
    Pv@P(y?\  
    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)。 Vqr#%. N  
    glk-: #  
    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。 PHZ+u@AA6@  
    `v;9!ReZV  
    S.G"*'N  
         L-J 7z+{  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 >J4Tk1//b  
    OQl7#`G!H%  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 oll J#i9  
     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。 Tvdg:[V<  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 `XT8}9z!  
    V5ve  
    _[J @w.l(  
    q6R``  
    高级选项和信息 ,0j7qn@tm  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 [WZGu6$SU  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 g" c|%3  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 gzV&S5A{_  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 #Tm^$\*h\]  
    ,gag_o{*a  
    'MF|(`  
    {Y0Uln5u  
    结构分解 Q}/2\Q=)j  
    uP;qs8  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 ^?-SMcUHB  
     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。 hrT!S  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 ~f:y^`+Q[  
     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。 K'/,VALp  
    g4p-$WyT8>  
    o p{DPUO0  
    fLGZ@-qA0  
    光栅级次通道选择 c%?31 t  
    E[IjeJB5  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 2=?:(e9  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 /RWQ+Zf-Y]  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 397IbZ\  
    SK6?;_  
    whoM$  &  
    =I(F(AE  
    光栅的角度响应 9YMD[H\}V  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 rzl0*CR  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 #Qir%\*V  
     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。  Rix|LKk{  
     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。 Y.7iKMp(  
    Npr<{}ZE  
    s2IjZF{  
    seNJ6p=`  
    例:谐振波导光栅的角响应 ET2^1X#j  
    LtJl\m.th  
    j'\!p):H  
    Ne!0`^`~  
    谐振波导光栅的角响应 t@_MWF  
    a;GuFnfn,  
    Es7+bFvsE8  
     
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