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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。 "8wRx Dr+  
    0FfBD[E:  
    W$7db%qFx  
    OPR+K ?  
    系统内光栅建模 jk2h"):B>  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 . KJ EA #  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 5|!x0H;  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 UXVjRY`M.\  
    ,vEwck#  
    Ml` f+$  
    7pDov@K<{  
    附着光栅堆栈 LuQ4TT  
    Hxft~*  
     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)。 3Xgf=yG:M  
     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。 [L 0`B9TD~  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 Jw'%[(q Q  
     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)。 l/,O9ur-  
    E(A7DXzbR  
    +U9Gj#  
         B#'TF?HUEn  
    堆栈的方向 &K5wCNX1  
    uBI?nv,  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: w*`5b!+/  
    >VnkgY  
    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)。 euO!+9p  
    keNPlK%>  
    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。 vdrV)^  
    Q#8}pBw  
    /NCEZ@2BN,  
         0lR/6CB  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 K2,oP )0.Y  
    Mp*")N,  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 :nYl]Rm  
     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。 2'_xg~  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 %;kr%%t%  
    1TbY,3W  
    WJBi#(SY  
    ALS\}_8  
    高级选项和信息 9\RSJGx6  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 Dk4Jg++  
     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。 _7>$'V{  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 0Qvbc}KP8  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 tL(B gku9  
    0qXd?z$  
    ?1JVzZ4H  
    ;}{xpJ/  
    结构分解 mMm_=cfv  
    BuMBnbT  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 %E Jv!u*-  
     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。 sh(G{Yz@  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 O, 6U pk  
     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。 S(Md  
    !qPVC\l  
    7UvfXzDNC  
    A\Rkt;:  
    光栅级次通道选择 mw)KyU#l,:  
    [<P(S~J  
     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。 r=6-kC!T9  
     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。 ~F?s\kp6  
     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)。 #UL:#pY  
    !a?$  
    57IAH$n8o  
    BYt#aqf  
    光栅的角度响应 so}(*E&(a  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ocBfs^ aW  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 _cdrz)T  
     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。 `oP :F[B  
     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。 1 zIFQ@  
    B9pro%R1Bo  
    ,2T&33m  
    lR[[]Yn  
    例:谐振波导光栅的角响应 q15t7-Z6  
    )8vz4e Y  
    |D<J9+  
    ^lhV\YxJ  
    谐振波导光栅的角响应 Y`jvza%  
    5Z/xY &  
    7K3S\oPej  
     
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