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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。 -1z<,IN+  
    r@)_>(  
    }]BH "  
    3@*orm>em  
    系统内光栅建模 40i]I@:JK  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 *= ;M',nx  
     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。 mh7JPbX|  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 Z8xKg  
    ==XO:P  
    8~@?cy1j!  
    !kG2$/lR  
    附着光栅堆栈 <RaUs2Q3.  
    l2|[  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 WJ[ybzVj  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 -RK R. ,  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 sngM4ikhs  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 .W*"C  
    y(92Th$  
    Y Z.? k4>  
         '2=$pw  
    堆栈的方向 x(r~<a[  
    IMT]!j&Y,  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: </B<=tc  
    >u=Dc.lX  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 fFiFS\''V  
    yZc_PC`  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 +J;T= p  
    Op>l~{{{  
    o1^Rx5  
         *kM^l!<g  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 2}<_l 2  
    1Ax{Y#<  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 \YMe&[C:o  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 d:&=|kKw  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 U5!~ @XjG>  
    kh5VuXpe  
    wRsh@I<  
    P7D__hoE  
    高级选项和信息 L,7+26XV"B  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 2Q81#i'Cm  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 }Y`D^z~  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 )z Hib;O  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 P g.j]  
    ~[ZRE @  
    .tQeOZW'  
    4mM?RGWv  
    结构分解 lFT` WO  
    viXt]0  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 vp2s)W8W  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 Uz$.sa  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 )0UXTyw^  
     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。 *i,@d&J y]  
    BH3%dh :9  
    EgB$y"fs  
    e,8[fp-7  
    光栅级次通道选择 Ef2i#BoZ  
    T6^ H%;G  
     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。 !E.CpfaC  
     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。 kC8M2|L  
     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[#XA_>  
    &|Cd1z#?  
    +JlPQ~5  
    ~`Rb"Zn  
    光栅的角度响应 4uy:sCmu  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 D@?Tq,= [  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 , aJC7'(  
     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。 zbgH}6b  
     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。 efX iZ  
    sp8P[W1a  
    P,W(9&KM  
    &qMt07  
    例:谐振波导光栅的角响应 L{F[>^1Sb  
    .u3Z*+  
    +rWcfXOHM  
    /{%p%Q[X  
    谐振波导光栅的角响应 /L^pU-}Z0  
    0i4XS*vPv  
    '4e, e|r  
     
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