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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。 )^&)f!f  
    "F+Wo&  
    S %"7`xl  
    z^f-MgWG  
    系统内光栅建模 ?ExfxR!~  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 n]B)\D+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。 \4SFD 3$&  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 $Q:5KNF+p  
    wBcDL/(>  
    _e_]$G/TM  
    / N@0qQ  
    附着光栅堆栈 B%Yb+M&K  
    ^yRCR] oT  
     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)。 ]T+.kC M  
     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。 +{/zP{jH  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 55oLj.l^j  
     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)。 UY **3MK  
    @T1 >%oi  
    ?.A6HrAPB  
         IBVP4&}x$  
    堆栈的方向 0nAeeVz|  
    tS2lex%  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: lb1(1 |#  
    4(JxZ49  
    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)。 r/Pg,si  
    LFSOHJj  
    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。 U hCd,  
    "`:#sF9S  
    /]xd[^  
         4PUM.%  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 !9o8v0ZI  
    :B- ,*@EU  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 !wrl.A/P  
     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。 VH*j3  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 2 ;B[n;Q{  
    U(./LrM05  
    v%aD:%wlY@  
    .: 7h=neEW  
    高级选项和信息 fWm;cDM H  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ,iPkx(  
     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。 9Zrn(D  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 .yWdlq##  
     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。 JmYi&  
    I )B2Z(<Q  
    0/KNXz  
    6-X7C9`C  
    结构分解 {8jG6  
    db%`- UST  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 <E\BKC%M  
     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。 ;pB?8Z  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 0XozYyq  
     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。 ~`N|sI,  
    t%dPj8~  
    GV[[[fu  
    8'cDK[L  
    光栅级次通道选择 kD; BwU[  
    R a*9d]N@  
     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。 "J{,P9P6  
     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。 ac&tpvij  
     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)。 /|DQ_<*  
    Yp ? 2<  
    2dI:],7  
    "{0kg'fU  
    光栅的角度响应 9Pb0Olh  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 i([A8C_A  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 krl yEAK=  
     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。 cA Lu  
     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。 xjX5PQu  
    5g&'n  
    Aio0++ r-  
    L]tyL)  
    例:谐振波导光栅的角响应 uuC/F_='B  
    ?NwFpSB2  
    r-V./M@L  
    7xd}J(l  
    谐振波导光栅的角响应 >ab=LDoM  
    Je*gMq:D  
    {"y 6l  
     
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