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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。 "qgwuWbM  
     E0!d c  
    f#z:ILG=  
    Lg<h54X  
    系统内光栅建模 ~cc }yDe  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 ."wF86jW|  
     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。 ( v*xW.  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 /ZyMD(_J  
    Ao\P|K9MyL  
    ].Yz =:  
    yeiIP  
    附着光栅堆栈 a,w|r#x]  
    NF0_D1Goi  
     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)。 t`B@01;8A  
     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。 *v%y;^{k[/  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 ~61b^L}$  
     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)。 (RFH.iX  
    $ 64up!  
    y'm!h?8  
         ,ayEZ#4.m  
    堆栈的方向 6J>AU  
    Z[Tou  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: iyn9[>j e  
    U)G.Bst  
    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)。 N# }A9t  
    (iq>]-=<  
    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。 *;@wPT  
    a,Pw2Gcid  
    u"&?u+1j  
         :(]fC~G~  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 n~UI 47  
    ^i|R6oO_5  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 l:'#pZ4T  
     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。 nG<oae6z"  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 *k7BE_&*0Z  
    q;,lv3I  
    G%sq;XT61  
    %rrA]\C'  
    高级选项和信息 ,!_6X9N-h  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 Go{,< gm  
     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。 |RL#BKC`  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 b*Y Wd3  
     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。 G:1d6[Q5{  
    $w*L' <  
    P] *x6c^n  
    0BDw}E\  
    结构分解 RiQ ]AsTtl  
    &:l-;7d  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 4 -.W~C'Q  
     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。 e' M&Eh  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 BP9#}{kE  
     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。 ir<e^a  
    Os<E7l zqO  
    kQmkS^R  
    e ymv/  
    光栅级次通道选择 FGi7KV=N  
    ,jRAVt +{N  
     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。 94-BcN  
     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*)Sg6Yk  
     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)。 $6Q^u r:  
    'yPKQ/y$x  
    bVzi^R"  
    I4"p]>Y"  
    光栅的角度响应 Ysu\CZGX  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 R` < ^/h  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 :m<&Ff}  
     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。 I6 ?(@,  
     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。 Uuy$F  
    YTa g|If  
    '{AB{)1  
    ZjmQ  
    例:谐振波导光栅的角响应 UiG/Rn  
    74M9z  
    f7a4E+}  
    Mq$K[]F  
    谐振波导光栅的角响应 E<\$3G-do  
    qf(mJlU  
    U|3!ixk>>w  
     
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