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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。 9a @rsyX  
    14"+ctq  
    Ta[\BWR2  
    Se_]=>WI  
    系统内光栅建模 Xo:Mar  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 hbg$u$1`,  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 l2kGFgc  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 ~8yh,U  
    u>]3?ty`  
    tS>^x  
    M\/hK2J# #  
    附着光栅堆栈 `/Rqt+C  
     DR{O.TX  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 x. #E3xI  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 d]Y;rqjue  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 :EAh%q  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 yx|{:Li!  
    j!w{  
    haY]gmC  
         /y$Fw9R;  
    堆栈的方向 ``P9fd  
    33EF/k3vW  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: x(cv}#}S8  
    !:m.-TE  
    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)。 K"x_=^,Yu*  
    NhCucSU<K  
    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。 I/XSW#  
    9=~ZA{0J  
    1f<R,>  
         n| {#5#  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ) $_1U!z  
    MqB@}!  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 W;yc)JB   
     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。 +8C }%6aX  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 t^KQ*8clG  
    s~].iQJ{B  
    3i7EF.  
    0cE9O9kE  
    高级选项和信息 rHTZM,zM=H  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 6e rYjq  
     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。 cZQ8[I  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 5E-;4o;RI(  
     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。 X!qK[b@Z  
    Sz@z 0'  
    HWsV_VAw}  
    Xg96I: r'p  
    结构分解 gK QJ^a\!  
    5, ,~k=  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 S )rr  
     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.vWZ7l8  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 *{vH9TO  
     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。 Ig t*8px  
    s`_EkFw>Gl  
    Q $}#&  
    XZb=;tYo  
    光栅级次通道选择 88~Nrl=co  
    B`Z3e%g#  
     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。 Tc/^h 4xH  
     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。 }[;ZZm?  
     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)。 JFVx&  
    *,4rYb7I w  
    L@{'J  
    &liON1GLM  
    光栅的角度响应 "D _r</b  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 X|T|iB,vT  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 5[Vr {^)  
     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。 (s,&,I=@  
     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。 Jg;[k  
    x<gmDy*  
    7b[s W|{  
    {&,p<5o  
    例:谐振波导光栅的角响应 P!W%KobZ7|  
    2L~Vr4eHG  
    ^)~Smj^d  
    x 4+WZYv3  
    谐振波导光栅的角响应 -/pz3n  
    |CDM(g>%  
    6}TunR  
     
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