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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。 .aR$ou,7  
    3sGe#s%  
    iW <B1'dp  
    /F @a@m|  
    系统内光栅建模 '^M3g-C[Jg  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 $;+`sVG  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 -zL xT  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 o#&;,9  
    C0Ti9  
    uH!;4@ uI  
    <?iwi[S  
    附着光栅堆栈 y3C$%yv0  
    LaiUf_W#X  
     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)。 w-MnJ(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。 Ndx  ]5  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 Nb;Yti@Y.  
     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)。 <%rG*vzi  
    )<jT;cT!&  
    Ow]c,F}^  
         Z$5@r2d)  
    堆栈的方向 (@?PN+68|  
    xlaBOKa%  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: D8Vb@5MW  
    ;HaG-c</  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 #fYz367>  
    mYzq[p_|j  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 A5gdZZ'x  
    yf7p0;$?  
    yN~: 3  
         XA:v:JFS  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 /z+}xRS  
    eESJk 14  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 X"{s"Mc0G  
     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。 T=2 91)@  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 R3$e q )  
    1]v.Qu<  
    q-}J0vu\K  
    8ESBui3;  
    高级选项和信息 @cF aYI  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 PTvP;  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 > c7fg^@  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 =`rESb[  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 Aj4i}pT  
    _>*$%R  
    /5_!Y >W  
    }T+pd#>  
    结构分解 I=pT fkTT  
    dYJW`Q;j.|  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 @Tzh3,F2  
     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。 h^bbU.  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 /cDla5eej  
     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。 t{K1ht$[:  
    'on, YEp  
    P{)eZINlE  
    nQvv'%v0   
    光栅级次通道选择 cX553&  
    F,`y_71<  
     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。 nlK"2/W  
     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。 /'}O-h  
     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)。 /W/ =OPe  
    Wel-a< e  
    1NT@}j~/  
    .t0Q>:}&b  
    光栅的角度响应 jO$3>q  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ?E2/ CM  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 +B%ZB9  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 &}%3yrU  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 xq.,7#3  
    0AFjO)  
    h4S,(*V$!  
    R y0n_J:7  
    例:谐振波导光栅的角响应 a! P?RbW  
    pl V]hu27K  
    *9((b;Ju  
    3ePG=^K^  
    谐振波导光栅的角响应 2RidI&?c<  
    3j(GcR 9  
    BD9W-mF  
     
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