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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。 B`T9dL[E4  
    S}*#$naK  
    ^@L  
    qYbod+UX  
    系统内光栅建模 tEf-BV;\y  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 #4~Ivj  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 bjD0y cB[  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 HHg=:>L z  
    C{e:xGJK  
    (K0FWTmm  
    0=-h9W{zI  
    附着光栅堆栈 .F%RW8=Q  
    bpKb<c  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 .@1\26<  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 8FbBv"LI,g  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 |@V<}2zCZ  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 %H%>6z x  
    Qv']*C[!z  
    MIi:\m5  
         s_E iA _  
    堆栈的方向 &b{L|I'KYT  
    P#76ehR]K  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: @0Tm>s  
    MF%9  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 K$f~Fft  
    *-` /A  
    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。 VI37  
    mxDy!:@=  
    Xj|j\2$ 0  
         !U=;e?o  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 &({X9  
    qRB&R$  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 ;~xkT'  
     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。 o5AyJuS-u$  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 . VWH  
    'B6D&xn'%&  
    |)GE7y0Q  
    u3"F7 lJ  
    高级选项和信息 2Ni2Gkf@  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 |p3]9H  
     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。 "&v?>  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 nD E5A  
     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。 oX!s u  
    8fZ\})t  
    N=:yl/M  
    PvKe|In(  
    结构分解 ")ZHa qEB  
    ?Yz.tg  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 (Tc ~  
     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。 ilpg()  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 \/{qE hP  
     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。 kD"dZQx  
    OJ] {FI  
    i~k?k.t8  
    'VR5>r  
    光栅级次通道选择 uK): d&]Ux  
    C, jPr )6)  
     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。 6S ]GSS<  
     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。 b @5&<V;r2  
     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)。 1gH5#_ ?  
    c( gUH  
    >-+MWu=  
    2yeq2v   
    光栅的角度响应 uA\A4  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 7B+?1E(  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 h_y<A@[P}  
     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。 mX,#|qLf  
     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。 1NJ*EzJ~?  
    zz02F+H$Y  
    z36nyo  
    d5sG t#   
    例:谐振波导光栅的角响应 }R}tIC-:  
    q_HD`tW  
    <*4=sX@  
    T|9Yo=UK%  
    谐振波导光栅的角响应 VVCCPK^<  
    gU+BRTZ&x  
    dbnH#0i  
     
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