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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。 =<-tD<  
    &a?&G'?  
    !B==cNq  
    2Wlk]  
    系统内光栅建模 (wmMHo|  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 WA-` *m$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。 +"Pt?k  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 1y5]+GU'`  
    8uyUvSB  
    0G/VbS  
    *|n::9  
    附着光栅堆栈 ^7`"wj14  
    %Z-^Bu8;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)。 !F0MLvdX7^  
     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。 %?^T^P  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 V:h-K`~ /  
     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)。 GS|sx  
    9X8{"J  
    <uP>  
         ; Xy\7tx  
    堆栈的方向 o56_t{<  
    .O [RE_j  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: $'3`$   
    W G2 E3y  
    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)。 Nw@tlT4  
    x^aqnKoJ%\  
    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。 4[z a|t  
    ?2VY ^7N[  
    ag^L' h$  
         nu,#y"WQ  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 @R= gJ:&a  
    w]n20&  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 YmM+x=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。 .3Nd[+[  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 dzZ74FE!t  
    D'aq^T'  
    .5I!h !  
    [B9'/:  
    高级选项和信息 r]eeKV,{p  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 -ea>}S  
     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。 ko2Kz k  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 E 3b`GRay  
     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。 4C^;lK  
    Efi@hdEV  
    hXi^{ntw,  
    wZVY h  
    结构分解 .lfKS!m2  
    s z  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 f3e#.jan  
     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。 $:"r$7  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 U'S}7gya  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 u2 a U0k:  
    *6~ODiB  
    FjIS:9^)t5  
    Zrp`91&I  
    光栅级次通道选择 [-!   
    /_E8'qlx  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 ghm5g/  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 !=@Lyt)_b  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 v4!zB9d  
    Ed9ynJ~)X  
    e{8z1t20:  
    }fnp}L  
    光栅的角度响应 J& }/Xw)  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 \o9-[V#Gm  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 ]Mi ~vG q  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 oK&LYlU  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 98h,VuKVaB  
    i rMZLc6  
    tLe!_p)  
    B" TZ8(<  
    例:谐振波导光栅的角响应 5Z}]d@  
    uZ( I|N$  
    ?ix--?jl  
    a'f"Zdh%w  
    谐振波导光栅的角响应 Ar4E $\W  
     5<bc>A-  
    |cStN[97%  
     
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