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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。 dEAAm=K,<  
    P"~qio-  
    Z+`{JE#  
    xi1N? pP  
    系统内光栅建模 Dbkuh!R  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 ^ T:qT*v  
     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。 "M5ro$qZ}  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 \/x)BE,  
    ]\os`At  
     Vgru, '  
    HhY2`P8  
    附着光栅堆栈 ?V\9,BTb)  
    bH WvKv+  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 TW-zh~|F  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 x>8}|ou  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 eN2k8=  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 i Ks,i9j  
    n|4D#Bd1w  
    <p L;-  
         >m_ p\$_  
    堆栈的方向 wTMHoU*>  
    MRVz:g\mi  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: g_Dt} !A\B  
    #iqhm,u7D  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 13_+$DhU-L  
    >gOI]*!5  
    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。 Edn$0D68u_  
    2 Zjb/  
    Y9co?!J 5M  
         RwE*0 T  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 \dxW44sM  
    sKB-7  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 +v[$lh+  
     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。 Zm8 u:  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 n.8A Ka6  
    oN6*WN tJ  
    }Cq9{0by?a  
    ,C@hTOT  
    高级选项和信息 3EW f|6RI  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 A2O_pbQti  
     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。 Zxxy1Fl#.[  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 Eztz ~oFo  
     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。 M@2Qn-I  
    5dNf$a0E  
    ]x(2}h^ S  
    m9<[bEO<$  
    结构分解 LG@c)H74  
    LOb'<R\p  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 ga1gd~a  
     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。 l^eNZ3:H  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 eze(>0\f  
     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`5 @E\"E  
    f$S QhK5`  
    8$jT#\_  
    +_XbHjhN/  
    光栅级次通道选择 Z"%O&O  
    1PTu3o&3  
     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。 ~ ew**@N  
     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。 >LaL! PnZ  
     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 @kLLDP  
    Q}f}Jf3P  
    QB|fFj58u  
    DGfQo5#  
    光栅的角度响应 qpwh #^2  
     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#]eN[  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 !%\To(r[  
     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。 Q3O .<9S  
     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。 =5=Vm[  
    `0G.Y  
    s$\8)V52  
    jUR #  
    例:谐振波导光栅的角响应 k| cI!   
    cxJK>%84  
    g Wv+i/,  
    \/4%[Q2QDm  
    谐振波导光栅的角响应 tD0>(41K  
    oY6|h3T=Q$  
    E+c3KqM  
     
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