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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}cCnJK  
    ?wREX[Tqs  
    3c[]P2Bh  
    s=hao4v7z  
    系统内光栅建模 #sM*<2vj  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 -YY@[5x?u  
     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。 gmN$}Gy}  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。  I}u&iV`  
    qv3% v3\4  
    <\oD4EE_  
    m-lTXA(  
    附着光栅堆栈 G#j~8`3X  
    k1~? }+<e  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 6&_K;  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 LL+PAvMg  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 B!((N{4H+  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 Kon|TeC>d  
    F"0=r  
    h_15"rd  
         .q|k459oi  
    堆栈的方向 mb*|$ysPx  
    sPvjJr"s  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: ^y[- e9O|  
    w#{S=^`}  
    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)。 I-m Bj8^;  
    "x O+  
    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。 Fhga^.5U&  
    ;lf$)3%[  
    -l ?\hmDl  
         3<_=Vyf  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 KO[,C[;|j  
    J=b 'b%  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 &/(JIWc1su  
     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。 =b#:j:r  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 WJy\{YAG  
    Dq+S'x~>  
    8~AL+*hn  
    z/wwe\ a5  
    高级选项和信息 QypUBf  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 3EH7H W  
     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。 {Mc;B9W  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 UmG|_7  
     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。 CIj7' V  
    'cA(-ghY/E  
    Hz j%G>  
    395`Wkv  
    结构分解 pj Md  
    CI=M0  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 pd-I^Q3-  
     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。 ATjE8!gO!  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 d&naJ)IoF)  
     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。 q^h/64F  
    RLfB]\w  
    t&~*!w!+jH  
    ANTWWs}  
    光栅级次通道选择 77-G*PI*I  
    p3 V?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。 fJ&\Z9zY  
     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。 qWD(rq+9  
     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)。 #fb &51  
    +v< \l=  
    d<[L^s9  
    ]q/USVj{  
    光栅的角度响应 &]pY~zVc  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 a|z@5r%  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 z fu)X!t^  
     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。 pA6A*~QE  
     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。 xtut S  
    D# gC-,  
    #I\" 'n5M  
    -_= m j  
    例:谐振波导光栅的角响应 Q 3/J @MC  
    ]K QQdr   
    KW/LyiP#  
    |,tKw4  
    谐振波导光栅的角响应 CZf38$6X  
    @@cc /S  
    $g),|[ x+(  
     
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