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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。 ,M{G X  
    /A,w{09G  
    ; &6 {c  
    %p  
    系统内光栅建模 p2 1|  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 ugTsI~aE  
     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。 2YZ>nqy  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 QyVAs;  
    GB Yy^wjU  
    N!~]D[D  
    SgxrU&::  
    附着光栅堆栈 d"Zu10  
    ZtO$kK%q;  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 kVWcf-f  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 pt.V^a  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 2T+-[}*  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 \O "`o4  
    *`"+J_   
    :po6%}hn  
         \_,p@r]Q  
    堆栈的方向 -V{"Lzrfug  
    _"Bj`5S  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: 0ex.~S_Oj4  
    f#:3 TJV  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 Y}R$RDRL  
    KHZ[drb6$  
    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。 V:y6NfL7i'  
    ow9a^|@a  
    G-)e(u   
         q&z'S  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 e%)iDt\j  
    [(x<2MTj  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 3ArHaAv{y  
     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。 x@q.u3o9  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 hJ ^+asr  
    C5V}L  
    BM?!?  
    03 gbcNo  
    高级选项和信息 /5Qh*.(S  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ![K\)7iKo  
     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。 7mYcO3{5{  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 KJQ8Yhq  
     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。 b3-j2`#  
    s9sl*1n1m`  
    bT 42G [x  
    xS_;p9{E  
    结构分解 &zy%_U2%  
    G?$o+Y'F  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 @Nsn0-B?ne  
     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。 QnOgF3t  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 hQx*#:ns  
     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。 `ZEFH7P  
    5@>hjXi"Y  
    Rs"=o>Qu  
    >&;J/ME  
    光栅级次通道选择  Rw0|q  
    =5Db^  
     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。 18NnXqe-m  
     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。 |x1OWm1:<  
     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)。 0>CG2SRn  
    0=HB!{ @  
    >xo<i8<Miv  
    Cydo~/  
    光栅的角度响应 ]dGH i \  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 [?7QmZK  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 |MGT8C&^!  
     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。 ]2f-oz*hU  
     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。 3v_j*wy  
    c\o_U9=n  
    @>46.V{P}B  
    B)@Xz<Q  
    例:谐振波导光栅的角响应 _@>*]g  
    </_QldL_  
    ]>)shH=Yx  
    ^V;r  
    谐振波导光栅的角响应 o`Z3}  
    `uPO+2  
    I-!7 EC2{!  
     
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