quY:pqG38q 光栅结构广泛用于
光谱仪、近眼显示
系统等多种应用。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态方法(FMM)以简易的方式提供对任意光栅结构的严格分析。在光栅工具箱中,可以通过使用堆栈内的各种接口或/和介质来配置光栅结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面是人性化的,并且可用于生成更复杂的光栅结构。 本用例中,介绍了基于界面的光栅结构的配置具体操作流程。
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w$JvB5O N('&jHF 本用例展示了......
>EY3/Go> •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
TB0
5?F - 矩形光栅界面
J:V?EE,\- - 过渡点列表界面
ER,1(1]N - 锯齿光栅界面
I? ,>DHUX - 正弦光栅界面
Lemui) •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
M4as e7wSOs 光栅工具箱初始化 ZP{*.]Qu •初始化
/?SLdW - 开始
H;RwO@v 光栅
$Xq!L 通用光栅光路图
|i++0BU •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
-Uml_/rd_ 可直接选择特定的光路图。
/ m=HG^! A~-b!Grf
UX7t`l2R '-zD 光栅结构设置 3Z1CWzq( •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和
材料。
Y]&j,j&
HTG%t/S •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
FSND>\> •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
KCs[/] #ep`nf0x
~@}Bi@* yqPdl1{Qr= •例如,选择第一个界面上的堆栈。
]q4rlT.i Ofs<EQ 堆栈编辑器 wb0L.'jyR) •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
9H]{g*kL •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。
A}l3cP;
`# jyCXJa-!-
.[_L=_. %^jMj2 矩形光栅界面 LGn:c; 6Yln,rC •一种可能的界面是矩形光栅界面。
RCpR3iC2 •此类界面适用于简单二元结构的配置。
2'w?\{}D •在此示例中,由银制成的光栅位于
玻璃基板上。
%KLpig •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
hv?9*tLh0 •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。
E 7{U|\ -qGa]a
;=MU';o y+NN< EY@ 矩形光栅界面 *}*FX+px) •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
A*\.NTM •所选界面在视图中以红色突出显示。
ln6d<;
M5
F1yqxWHeo •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。
,>%}B3O:Y= •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
BI%$c~wS
e~=;c •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
@u6B;)'l •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
p;>ec:z3M •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。
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s*. hl.k. 8)_XJ"9)G
[DI+~F \XZ/v*d0
矩形光栅界面参数 Yo6*C •矩形光栅界面由以下参数定义
9dx/hFA - 狭缝宽度(绝对或相对)
RMdk:YvBg - 光栅周期
asppRL|| - 调制深度
xqu}cz •可以选择设置横向移位和旋转。
X aMJDa|M ;~m8;8)
k5'Vy8q w9EOC$|Y 高级选项和信息 0Qf,@^zL* •在传播菜单中,有几个高级选项可用。
3[Qxd{8r •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
zBzZxK>$ •可以设置总级次数或衰逝波级次数
"ut39si (evanescent orders)。
)"7iJb<E •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
\!.B+7t=I •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
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<Zmg# 'a@/vx&J •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
ek*rp`y] •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。
*`5.|{<j{ •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
Rl?_^dPx •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。
c(xrP/yOwi ;U+3w~
iP ->S\ Yg||{ 过渡点列表界面 4V)kx[j •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
"R;U/+ •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
8e1UmM[ •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。
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&5B'nk" 3u+T~g0^ 过渡点列表参数 y51e%n$ •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
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*#r`A •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。
z]_wjYn Z ^ @s1Z7
*av<E iL-(O;n •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
h+g_rvIG* •此处,可以定义x方向和y方向的周期。
@=}0`bE •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。
BYL)nCc ,~N/- 5
On9A U:\ 4DI8s4fi 高级选项及信息 2lH& •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。
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Tk |6sp/38#p
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f-Wde 5H<m$K4z 正弦光栅界面 U)]oO •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
-P$PAg5"2 •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
@<hb6bo,N •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
N2^=E1|_ - 脊的材料:基板的材料
UNu#(nP - 凹槽材料:光栅前面的材料
[Kg+^N%+ NRs13M<ftf
g[' ^L+hd 5}l[>lF 正弦光栅界面参数 24 ' J - 正弦光栅界面也由以下参数定义:
6,8h]?u. •光栅周期
PbJ(:`u •调制深度
?Jm^< - 可以选择设置横向移位和旋转。
Cgk<pky1 - 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。
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*SJ_z(CZm >C>.\ 高级选项和信息 NZ:,ph •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。
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{BN#h[#B{ ( Y[Q, 高级选项及信息 @Md/Q~> •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
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e'NJnPO 锯齿光栅界面 T4Uev*A •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
_`j7clEz •此界面允许配置闪耀结构的光栅。
{UI+$/v# •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
E4jNA}3k+ - 脊的材料:基板的材料
sUO`u qZV - 凹槽材料:光栅前面的材料
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-l*|M(N\ i>`%TW:g 锯齿光栅界面参数 rpha!h>w1% •锯齿光栅界面也由以下参数定义:
Gx/Oi)&/ - 光栅周期
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Hum - 调制深度
9s
q •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
E<Y$>uKA •可以选择设置横向移位和旋转。
eF$x 1| •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
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x=P\qjSa P/eeC" 高级选项和信息 zY{A'<\O •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
H/
HMm{4
~TD0zAA& 探测器位置的注释 S9y} 关于探测器位置的注释 K;G~V\ •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
%J?xRv! •如果光栅包含在复杂的
光学装置中,则必须这样做。
PJ%C N(0 •但是,完美的平面和平行基板可能会产生一些干涉效应,而实际情况并非如此。
+~$ ]}% •因此,为了计算光栅效率,应将探测器设置在基板材料内(同样适用于大多数光栅评估
软件)。
aeJHMHFc •可以避免这些干涉效应的不良影响。
*L^,|
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