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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。 QV%eTA  
    Tj=g[)+K  
    FEg&EYI  
    K~z9b4a>  
    系统内光栅建模 ds QGj&  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 aw0xi,Jz  
     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。 zB{be_Tw  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 {D&:^f  
    x"PMi[4  
    AyZBH &}RZ  
    `G\ qGllX  
    附着光栅堆栈 >.?yz   
    o@Ye_aM~?Y  
     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)。 \8{SQ%  
     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。 ndSu-8?L  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 t^#1=nK  
     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)。 M\1CDU+*Ns  
    xdSMYH{2A  
    N8 sT?  
         T8 FW(Gw#  
    堆栈的方向 "*lx9bvV_  
    *DJsY/9d}'  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: z teu{0  
    v^9eTeFO  
    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)。 6i/unwe!`)  
    H1N@E}>|  
    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。 *l7 `C)  
    5hE#y]pfN  
    %JeND XbI4  
         6#=Iv X4  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 htB2?%S=T  
    ]OpGD5jZ  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 HNZ$CaJh  
     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。 W{NWF[l8O?  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 XDK Me}  
    XT^=v6^H  
    eD*764tG  
    eF3NyL(A  
    高级选项和信息 ^#5'` #t  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 )!(gS,  
     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。 I Fw7?G,  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 AbNr]w&pXC  
     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。 FK BRJ5O  
    '6D"QDZB  
    Uw4iWcC  
    c!@|y E,  
    结构分解 qO@vXuul,  
    UP#@gxF  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 A!Tl  
     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。 BB}WfA  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 /  Xnq0hN  
     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。 bK "I9T #  
    $_JfM^w  
    +}jzge"  
    0\i\G|5  
    光栅级次通道选择 J{/hc} $  
    AMrYT+1  
     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。 tM LiG4 |7  
     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。 MJX ny4n  
     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)。 'v'[_(pq  
    x& _Y( bHA  
    WrP+n  
    c:Czu  
    光栅的角度响应 :V(C+bm *  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 /5 z+N(RFC  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 m03dL^(   
     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。 2IJniS=[>  
     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。 /CALX wL  
    p;4FZ$  
    A^lm0[3q  
    x|Uwk=;X|s  
    例:谐振波导光栅的角响应 |kmP#`P~  
    j&ti "|2\  
    %lbvK^  
    H@- GYX"4  
    谐振波导光栅的角响应 ,{IDf  
    o2|#_tGNUy  
     XY)X-K$  
     
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