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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。 6 s{~9  
    TKpka]nJ  
    C`z[25o  
    hHsCr@i  
    系统内光栅建模 )oJn@82C|  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 kzqW&`xn?  
     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。 X !g"D6'  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 Gpws_ jw  
    wRn]  
    .eAN`-t;  
    %O`e!p  
    附着光栅堆栈 b-8{bP]n  
    4=S.U`t7  
     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)。 ~6z<tyD^  
     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。 %|$h<~  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 ~ztsR;iL  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 "d60IM#N?  
    <(dHh9$~  
    n}MW# :eJe  
         \kU0D  
    堆栈的方向 sK8=PZ \  
    rmS.$h@7 m  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: >NWrT^rk  
    ^s/HbCA  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 -xS{{"-  
    095:"GvO  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 tLXwszR0r  
    5qzFH,  
    U}ei2q\  
         duCxYhh|  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 #~l(t_m{  
    u}ULb F  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 DD`Bl1)  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 e^)+bmh  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 @sUYjB  
    T8( \:v  
    4RCD<7  
    ^'j? { @  
    高级选项和信息 kR2kV"-l  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 `)Z"||8K  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 ocCq$%Ka  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 ME"B1 Se\  
     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。 @v^;,cu'8  
    #=mLQSiQ  
    K.s\xA5`_  
    u~WBu|  
    结构分解 t*H r(|.  
    &[u%ZL  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 8aDh HXI  
     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。 Lc.=CBQ  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 h3 -y}.VjG  
     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。 !nh7<VJ  
    >yk@t&j,  
    GCaiogiBg  
    d:C|laZHn  
    光栅级次通道选择 xN lxi  
    Jg} w{,  
     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。 cu{c:z~  
     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。 =-wF Brw  
     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)。 cP#vzFB0>  
    bMe/jQuL.$  
    /-%0y2"7  
    /4Ud6gscf  
    光栅的角度响应 HK_Vk\e  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ncw)VH;_-  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 jSi\/(E  
     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。 Rq`B'G9|c  
     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。 mhh^kwW  
    {}gx;v)  
    JZ=ahSi  
    2F5*C  
    例:谐振波导光栅的角响应 lICpfcc(+  
    90g=&O5@O  
    \ @XvEx%  
    }eKY%WU>O  
    谐振波导光栅的角响应 qPal'c0  
    g$X4ZRSel  
    ZC7ZlL _  
     
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