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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。 4}0s^>R  
    APF-*/K?  
    w</kGK[O  
    ptsi\ 7BG  
    系统内光栅建模 NQOdgp  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 Bkcs4 x  
     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。 }6o` in>M  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 t n}9(Oa)  
    toP7b  
    tewC *%3V  
    {5RM)J1  
    附着光栅堆栈 YUc&X^O  
    DSQ2z3s2  
     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)。 "d{ |_Cf  
     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。 jirxzj  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 uRp-yu[nt%  
     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)。 tQ*5[F,fm  
    `~gyq>Ik2  
    WJl&Vyl2FL  
         >8QLo8)3C  
    堆栈的方向 uNLA/hL+n  
    _O)~<Sk-*z  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: {wK98>$a  
    7hQrL+%q8  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 )88z=5.  
    cbNrto9  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 H71LJfH  
    }c^`!9  
    +A O(e  
         zcy!YB  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 8-+Ce;h  
    }[\l$sS  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 t[Qf|#g  
     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。 UBLr|e>dQE  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 jEo)#j];`<  
    iP)`yB5`  
    [vrM,?X  
    &s-iie$"@x  
    高级选项和信息 GHWi,' mr  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 &e0BL z  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。  qr~P$  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 IOhJL'r  
     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。 $KHw=<:)/  
    qQ6rF nA  
    @cRR  
    RUco3fZ   
    结构分解 rZ'&'#Q  
    >8M=RE n4  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 JJe8x4  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 .Q!_.LX  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 2S,N9 (7  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 /]pJ(FFC  
    *yl?M<28  
    >^:*x_a9  
    05>mRqVL  
    光栅级次通道选择 c!0u,6  
    =M6Ph%  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 #)r^ZA&E  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 2NMg+Lt8v  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 r{>`"  
    /Fk]>|*  
    *c<6 Er>s  
    ^yLhL^Y  
    光栅的角度响应 YY zUg  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 2t7P| b~V1  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 9epMw-)k  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 *O|_)G  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 m>{a<N  
     \OJam<hZ  
    lfw|Q@  
    Wu~cy}\  
    例:谐振波导光栅的角响应 oBO4a^D  
    5^ck$af  
    Tbp;xv_qo  
    n!dXjInV  
    谐振波导光栅的角响应 Uiv4'v Yg  
    q4#$ca[_ak  
    jj&mRF0gCb  
     
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