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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。 7mn&w$MS4:  
    y5?kv-"c  
    `Gx 5=Bm;  
    "Y"`'U=v  
    系统内光栅建模 h\5~&}Hp  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 *g9VI;X  
     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。 nITkgN:s  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 'R#MH  
    @RCZ![XYWg  
    MlLM $Y-@  
    Dc 84^>l  
    附着光栅堆栈 =B`=f,,#3  
    :bCswgd[  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 FTzc,6  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 K;`W4:,  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 2_Zn?#G8dl  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 :OqEkh"$#  
    P%d3fFzK  
    @y6^/'  
         jN(c`Gb  
    堆栈的方向 9lkl-b6xG  
    B7S)L#l_\  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: zFY$^Oz"_  
    :c(I-xif  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 LaL{ ^wP  
    '#yIcV$  
    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。 f1B t6|W%  
    B->oTC`5  
    {@'#|]4y.  
         cnDF`7xrT  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 BFqM6_/J  
    @udc/J$  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 YllW2g:  
     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。 @lqI,Ce5  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 n<eK\ w  
    oHF,k  
    a4]=4[(iu>  
    >#`{(^  
    高级选项和信息 /8,cF7XL*  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 %wGQu;re  
     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。 #wGOlW;R  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 M?DXCsZ,)s  
     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。 6kONuG7Yv  
    !nQoz^_`P  
    /<J5?H  
    sD6vHX%  
    结构分解 Bi0&F1ZC!  
    qy-Hv6oof  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 ,fhwDqR ?  
     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。 bE jQMlb  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 (%fSJCBl[P  
     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。 d1NKVMeWr  
    yJ(ITJE_Z  
    E< pO!P  
    S@ItgG?X  
    光栅级次通道选择 < [17&F0  
    5X^`qUSv  
     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。 D e$K  
     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。 JaN53,&<  
     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)。 D&6.> wt .  
    Q:]v4 /MT  
    y )7;"3Q<  
    ZCDXy  
    光栅的角度响应 %.:]4jhk  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 |jKFk.M  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 j^Ln\N]^  
     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。 LEAU3doK;  
     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。 G%%5lw!y'  
    rWp+kV[Ec>  
    O5JG!bGE_F  
    |W SvAM3  
    例:谐振波导光栅的角响应 irn }.e  
    Xs)?PE [  
    6h&i<->  
    ItG|{Bo  
    谐振波导光栅的角响应 8]JlYe  
    ka:wD?>1i  
    n%{oFTLCo  
     
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