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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。 V3c7F4\  
    sglH=0MP  
    67T=ku  
    NGVl/Qd  
    系统内光栅建模 u?I2|}#  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 <db>~@;X!  
     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。 y87oW_"h  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 L=wpZ`@ y  
    B\Uocn  
    e]-%P(}Z  
    |VQmB/a  
    附着光栅堆栈 -~v1@  
    rceX|i>9n  
     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)。 'ZAl7k .  
     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。 Ri;_ 8v[H|  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 jj6yf.r6c  
     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)。 Hp5.jor(k  
    ?,^ Aoy  
    OU'm0Jlk  
         t$g@+1p4  
    堆栈的方向 v:?l C<,  
    ]_43U` [#  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: qrufnu5cC  
    t[o_!fmxZ  
    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)。 *cAI gO7  
    ':!aFMj^  
    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。 -rlCE-S  
    ~DP_1V?  
    FwUgMR*xq  
         +F+M[ef<ws  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 Bu"5NB  
    58P[EMhL  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 n}/4em?  
     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。 IR|#]en  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 o>\o=%D.a  
    B}0!b7!  
    `k`P;(:  
    #p2`9o  
    高级选项和信息 n+S&[Y  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 z]R%'LGu  
     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。 a'(B}B=h  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 '^M.;Giz  
     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。 fwNj@fl_,e  
    X}H?*'-  
    Q2[; H!"  
    v UhgM'  
    结构分解 $4q$!jB5  
    p0h E`!  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 sO{TGk]*  
     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。 }:57Ym)7w  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 .F G%QFF~  
     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。 1Eb2X}XC  
    y/+ IPR  
    rFaG-R  
    6ZfL-E{  
    光栅级次通道选择 /xj`'8  
    IKV!0-={!z  
     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。 r1:CHIwK  
     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。 wf`A&P5tF  
     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)。 ,B'fOJ.2  
    ,Oe:SZJ>  
    inh J|pe"  
    ;GIA`=a %  
    光栅的角度响应 OY8P  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 SDB \6[D  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 Zz"8  
     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。 2M=h:::W  
     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。 xpc{#/Nk  
    U~USwUzgY  
    &8?O ~X=/  
    t YxN^VqU  
    例:谐振波导光栅的角响应 0TZB}c#qT  
    i%[+C  
    ,3N>`]Km'  
    "By$!R-&  
    谐振波导光栅的角响应 '$),i>6gJ  
    uehu\umt=  
    |<'6rJ[i>  
     
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