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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。 uEJ8Lmi  
    T%)E!:}v  
    -JgNujt#9  
    \fTQNF  
    系统内光栅建模 )L:e0u  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 V2}\]x'1  
     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。 la+Cra&xL  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 :+Ukwno?/  
    \wA:58 -j  
    ErNYiYLi]  
    b*?u+tWP_  
    附着光栅堆栈 |~BnE  
    J;obh.}u"{  
     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)。 To>,8E+GAb  
     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。 RX>P-vp  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 }?9&xVh?\  
     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)。 *z VN6wG{  
    zw+aZDcV(  
    7m-%  
         FoK2h!_  
    堆栈的方向 @Iz]:@\cJ  
    4`#Q  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: 7v%c.  
    WSHPh hM  
    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)。 W\kli';jyC  
    4uIYX  
    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。 ]Orx %8QS!  
     JaY"Wfc  
    ^-Od*DTL  
         r+FEgSDa]  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 h`|04Q  
    YGyv)\  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 {Uw 0zC  
     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。 _Ub `\ytx  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 hN'])[+V  
    pIlEoG=[_  
    R p&J!hlA  
    LQR2T5S/Q,  
    高级选项和信息 i 6G40!G=)  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 Tzex\]fw  
     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。 BNK]Os  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 f,HUr% @  
     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。 5Ml=<^  
    J3_aHI  
    !?>V^#c  
    6CBk=)qH  
    结构分解 gN=.}$Kfu  
    Ym6d'd<9(  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。  `t U  
     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。 SB\%"nnV  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 OT{"C"%5t  
     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。 lxL5Rit@Px  
    'Z`7/I4&  
    3xChik{  
    3 ~v 17  
    光栅级次通道选择 sasurR|;  
    lgOAc,  
     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。 fM;,9  
     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。 I'uwJy_I\  
     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)。 Tz]R}DKB&  
    !__0Vk[s  
    ,S-h~x  
    @RoZd?  
    光栅的角度响应 bU! v  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 X06Lr!-%  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 L!fTYX#K]  
     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。 ]i*ucW4  
     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。 eTuqK23  
    _VrY7Mz:r  
    )j_El ]?  
    T D _@0Rd  
    例:谐振波导光栅的角响应 Q7s@,c!m_  
     js_`L#t  
    ~ nsb  
    Gnkar[oa&  
    谐振波导光栅的角响应 Kw -SOFE  
    wX,V:QE  
    %=aKW[uq]  
     
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