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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。 h4anr7g{  
    Mjj}E >&  
    ck+b/.gw`  
    `4%;qLxngP  
    系统内光栅建模 ole|J  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 )_8}53C  
     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。 !\0F.*   
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 %X9b=%'+  
    9&%#nN4`8  
    5#0e={X  
    i<m$#6 <Z  
    附着光栅堆栈 rKzlK 'U  
    9k:W1wgH1  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 6<Z*Tvk{C  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 =4zNo3IvL+  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 \&iil =H8!  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 # SQvXMT  
    ~o@\ n  
    !7*(!as  
         i-,D_   
    堆栈的方向 0/\PZX+  
    bar0{!Y"  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: pp~3@_)b  
    +2DE/wE]e+  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 [q-;/ed  
    94|yvh.B  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 ]U,CKJF%/  
    gg-};0P-  
    S Pn8\2Cj  
         B6bOEPQ  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ^/>Wr'w   
    {'h_'Y`bOQ  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 x(PKFn  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 5"JU?e59M  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 Gg%tVQu  
    -J,Q;tj  
    dEASvD'  
    M$Fth*q{GD  
    高级选项和信息 S _!hsY  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ~G>jw"r  
     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。 Xb}!0k/{  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 FY]pv6@  
     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。 ?7 #7:  
    <jeh`g  
    .^i<xY  
    ^m*3&x8  
    结构分解 9ilM@SR  
    ITyzs4"VV  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 4`nqAX~'f  
     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。 [O2h- `  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 naz:A  
     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。 &=6%>  
    }A|))Ao|  
    eC~ jgB  
    W57&\PXYn  
    光栅级次通道选择 E0QPE5_  
    q IM  
     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。 {XtoiI  
     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。 @\)fzubu  
     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)。 2FGx _ Y  
    nfX12y_SXL  
    -vV'Lw(  
    OX+hZ<y  
    光栅的角度响应 GR%{T'ZD`  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 u_.HPA  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 7JI:=yY!>:  
     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。 ivfXat-  
     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。 c3] C:t+  
    e*:}$u8 a  
    7 _g+^e-"  
    b3\B8:XFo|  
    例:谐振波导光栅的角响应 lUv=7" [  
    vU!8`x)  
    IIxJqGN:  
    OV[`|<C '  
    谐振波导光栅的角响应 [ ?iqqG.  
    WfG(JJ  
    R)+t]}  
     
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