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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。 ZH>i2|W<  
    "O|.e`C%^  
    wi+L 4v  
    _' X  
    系统内光栅建模 y65lbl%Z n  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 E`hR(UL ?  
     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。 XZ3fWcw[  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 V8&'dhuG  
    mpVD;)?JmM  
    #a2Z.a<V  
    >}2 ,2  
    附着光栅堆栈 [u^ fy<jdp  
    ka ;=%*7T  
     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)。 A"s?;hv\fS  
     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。 ur=:Ha  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 4`fV_H.8  
     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)。 ~gOZ\jm}  
    UIg?3J}R  
    ~-uf%=  
         c#1kg@q@  
    堆栈的方向 11Qi _T\  
    F?6Q(mRl  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: Q-#<{' (  
    .O(9\3q\  
    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)。 Tp.]{*  
    +Wy`X5v  
    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。 #Ufb  
    9^`cVjD5  
    *//z$la  
         Li0+%ijM  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 <sM_zoprc  
    q #7Nk)<.  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 7ncR2-{g  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 f#m@eb  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 in,0(I&I  
    NjA[(8\:  
    D^P0X:T]  
    YWDgRb  
    高级选项和信息 e{Vn{.i,5  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 8t, &dq  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 ggkz fg&  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 &V SZ  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 Z(t O]tQE  
    ; lrO?sm  
    br 3-.g  
    v@8SMOe %  
    结构分解 "x HK*  
    @qjN>PH~  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。  YGs'[On8  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 MtF0/aT  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 8fBhX,1  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 V m8dX?  
    ZqpK}I  
    f}4A ,%:1  
    H.C*IL9  
    光栅级次通道选择 z7L+wNYwg  
    u2$.EM/iae  
     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。 +~o f#  
     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。 =_g#I  
     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)。 V=5*)i/  
    +|8.ymvm  
    Dd/]?4  
    _h,_HW)G  
    光栅的角度响应 xx7&y !_  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 >+.GBf<E  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 vdB2T2F  
     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。 (JnEso-V  
     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。 }Y!s:w#  
    m$(OQ,E  
    QlR~rFs9t  
    @p^EXc*|  
    例:谐振波导光栅的角响应 DTo"{!  
    GBR$k P  
    T"C.>G'[B  
    omy3<6  
    谐振波导光栅的角响应 w2/3[VZ}l  
    fO^s4gWTg  
    AFvv+ ss  
     
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