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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。 8<YX7e  
    rpUy$qrRc  
    J6*f Uh  
    n4^~gT%b5]  
    系统内光栅建模 TG1P=g5h  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 9 0X?1  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 *R5`.j =  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 "Owct(9  
    k) "ao2iXL  
    p`d XqW  
    Z+NF(d  
    附着光栅堆栈 t2"@Ps&1|  
    [-4KY4R  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 -M6L.gi)oJ  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 E[S? b=^  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 8s<^]sFP  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 @zo7.'7P   
    (@+h5@J[`I  
    w"{bp  
         yB.G=90  
    堆栈的方向 XcOA)'Py  
    BU!#z(vU  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: 0|ZVA+  
    a>U6Ag<  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 88 {1mA,v  
    5Q`RTn%  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 ZI,j?i6\  
    tmp6hB  
    eI^gV'UK  
         &M[MEO`t8  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ?KCivf  
    R<|ejw  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 lK*jhW?3:  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 @}(SR\~N]  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 @M=$qO_$9  
    Dzr e'  
    t)} \9^Uo  
    #EJP(wXa  
    高级选项和信息 q]TqI' o  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 '99@=3AB:`  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 \QGa 4_#  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 -j&Vtr  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 qbb6,DL7J  
    |H W( vA  
    1fY>>*oP  
    gXt O*Rfqk  
    结构分解 l xe`u}[  
    LKx`v90p  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 <#y*h8IZ@t  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 !{(ls<  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 +%XnMl  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 7(Cx!Yb  
    MU1E_"Z)  
    Yl~$V(  
    Jt]&;0zn2  
    光栅级次通道选择 zT7"VbP  
    UW6VHA>  
     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。 > H BJk:  
     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。 \lEkfcc  
     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)。  q>-R3HB  
    ZVL gK}s  
    {E51Kv&_  
    pDn&V(  
    光栅的角度响应 r P'AJDuq  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 99u/fkL  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 d2~l4IL)~  
     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。 >3PMnI  
     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。 $7NCb7%/L  
    xQU"A2{}>  
    8eJE>g1J  
    ;iU%Kt  
    例:谐振波导光栅的角响应 ] 8Tzr  
    (.?ZKL  
    _Yq@FOu  
    ORBxD"J&  
    谐振波导光栅的角响应 :, _!pe;H  
    I\zemW!  
    E'EcP4eL  
     
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