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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。 QCo^#-   
     @bx2=  
    M,@SUu v"  
    vuZ<'?Nm  
    系统内光栅建模 b?$09,{0  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 xpxm9ySwu  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 <D^x6{}  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 ; M(}fV]  
    CQ`(,F3(  
    s7e'9Bx  
    k Mo)4 Xp  
    附着光栅堆栈 ^ \?9W  
    B<R-|-#  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 }rE|\p>  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 yU.0'r5uR  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 7" [;M  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 (`NRF6'&1L  
    t>fB@xHBB  
    _#O?g=1  
         q{ hq.KZ  
    堆栈的方向 wj^I1;lO  
    .T|NB8 rS  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: O2G+ '  
    6&Dvp1`m  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 ,gvX ~k  
    ASvPr*q/  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 b{rmxtx  
    _D9=-^  
    3(:mRb}  
         o^?{j*)g  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 YiTp-@$}  
    h 3&:"*A2  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 %\cC]<>  
     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。 z aF0nov  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 >{S$0D  
    q UnFEg  
    )9r%% #  
    EVFfXv^  
    高级选项和信息 u B\& Q;  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 X$9QW3.M  
     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。 1l_}O1  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 2M?lgh4"  
     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 L@zZK0  
    ]3xa{ h~4  
    lt4jnV2"a  
    Q*.FUV&;  
    结构分解 ]eW|}V7A:  
    wIF ":'  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 F9\Ot^~  
     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。 Wu( 8 G  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 $O'2oeM  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 _,FoXf7  
    yk<jlVF$j  
    )6&\WNL-x  
    gKN_~{{OD  
    光栅级次通道选择 A#X.c=  
    dV{Hn {(  
     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。 EcoUpiL%2  
     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。 aT#{t {gkA  
     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)。 o%%x'uC  
    2^6TrZA7M6  
    ,6O9#1A&i  
    Hi_Al,j:  
    光栅的角度响应 ^-GX&ODa  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 Qz+d[%Q}x  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 q7&yb.<KD.  
     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。 O'-Zn]@.]  
     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。 S7ehk*`  
    sBtG}Mo)  
    ^70.g?(f[  
    N!BOq`#da  
    例:谐振波导光栅的角响应 )O@^H   
    =9 M|o0aY  
    2ZbY|8X$r  
    f WjS)  
    谐振波导光栅的角响应 n>:c}QAJH  
    IIQ3|eZ  
    0ITA3v8{  
     
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