I51M}b,[d 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。
`9:v*KuM#R g:;Ya?5N
=[ APMig,n $,g 3*A 本用例展示了......
5 =*@l •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
[GOX0}$? - 矩形光栅界面
Gi;9 S - 过渡点列表界面
py}.00it - 锯齿光栅界面
{7/ A - 正弦光栅界面
AUu5g •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
Ja^7$WY 'T6B_9GQ8 光栅工具箱初始化 IruyE(;HS •初始化
O\3r%=TF - 开始
-`,~9y;tx 光栅
&Jrq5Q C 通用光栅光路图
_!|=AIX •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
t*eleNYeS~ 可直接选择特定的光路图。
^u= PdBY W<Bxm|
:v|r= #OI *;>V2!N=U 光栅结构设置 3we.*\2$ •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和
材料。
3-4Nad
WT;.>F •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
u Eu6f •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
+#^sy> 0F-mROC=F
"cIGNTLFA v$qpcu#o •例如,选择第一个界面上的堆栈。
{vf+sf^^q 8L%%eM_O 堆栈编辑器 6z1aG9G •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
K<Yn_G •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。
WHZe)|n C}t+t
d#X&Fi ,Zf
:R 矩形光栅界面 \VoB=Ac& ex0
kb •一种可能的界面是矩形光栅界面。
=1V>Vd?8. •此类界面适用于简单二元结构的配置。
%4QoF •在此示例中,由银制成的光栅位于
玻璃基板上。
j+z' •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
Dx p> •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。
GapX$Jb,p >cvE_g"?C
I{i:B gOBj0P8s|} 矩形光栅界面 M6@'9E]|> •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
<k!mdj) •所选界面在视图中以红色突出显示。
5n&)q=jk=
&>+I7Ts] •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。
~v{C6) •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
S,d ngb{
EF*oPn0| •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
B^Rw?:hN •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
,qBnqi[ •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。
)]0[`iLe < -@,
LaEX kb*s XL"v21X
A?6{ [[.&,6 矩形光栅界面参数 F3H:I"4 •矩形光栅界面由以下参数定义
rFt ,36# - 狭缝宽度(绝对或相对)
b.w(x*a - 光栅周期
pw(U< ) - 调制深度
Vsm%h^]d •可以选择设置横向移位和旋转。
#XYLVee, 2V=FWuXC"
q;Ar&VrlNq (e bBH 高级选项和信息 g0;&/;" •在传播菜单中,有几个高级选项可用。
g:uaI •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
],fwZd[t •可以设置总级次数或衰逝波级次数
I;kUG_c(4 (evanescent orders)。
a|]%/[G@ •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
Aoy1<8WP%
•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
7E\K!v_ bH)8UQR%
w#gU1yu l9ch •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
O>o}<t7 •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。
b;~EJ •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
5@r_<J<> •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。
E&T'U2 .SKNIct
M
]y)R C-N >X\s[d&( 过渡点列表界面 kp<} •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
c5mhl;+' •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
8wH41v67F •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。
_nIqy&<
v|,[5IY 7}iewtdy, 过渡点列表参数 EU&3Pdnd •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
bTo@gJkn •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。
:vgh
KI GqK&'c
P/1UCITq} '@}?NV0 •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
e$xv[9 •此处,可以定义x方向和y方向的周期。
u`H@Q&(^wa •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。
&:e}4/G OV@h$fg
]`i@~Z h\ @D=2Er\ 高级选项及信息 PE6u8ZAb" •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。
{p lmFV luxKgcU
>-tH&X^ wor'=byh\ 正弦光栅界面 KiRt' •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
Rcx'a:k •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
GYb2m"a) •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
>.nt'BQ - 脊的材料:基板的材料
Rp%\`'+Xz - 凹槽材料:光栅前面的材料
%OfDTs e5/DCz
Mbi+Vv- >"$-V Y6 i 正弦光栅界面参数 /CQQ^/ - 正弦光栅界面也由以下参数定义:
x8rFMR#S= •光栅周期
4Z
T •调制深度
(+Nmio - 可以选择设置横向移位和旋转。
XL&eJ - 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。
Fi3(glgd- \$\(9!=
[m+O0VK$ "a`0w9Mm} 高级选项和信息 !L.z4n,n+ •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。
OD@A+" 'JKvy(n>
#O974f8 @Q1F#IU 高级选项及信息 CbvL X="% •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
O/r<VTOp qx<zX\qI6n
<x;[ H% 锯齿光栅界面 3SB7)8Id1 •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
Kmf-l*7} •此界面允许配置闪耀结构的光栅。
_<~Vxz9 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
4 }YT@={g} - 脊的材料:基板的材料
>_%g8T' - 凹槽材料:光栅前面的材料
P}u<NPy3Q Ex&RR< 5
jnLu| W& Mn{Rg>X 锯齿光栅界面参数 JI; i1@|b •锯齿光栅界面也由以下参数定义:
c94PWPU - 光栅周期
/n}V7 - 调制深度
fq!6#Usf;i •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
eOmxA<h •可以选择设置横向移位和旋转。
M@z/gy^ •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
gR6T]v o;-!?uJ
{1&,6kJF&9 W p*
v Vv 高级选项和信息 >t<R6f_Q0 •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
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Xwq2;Bq 探测器位置的注释 fOfz^W 关于探测器位置的注释 zW&O>H •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
3~09)0"!d •如果光栅包含在复杂的
光学装置中,则必须这样做。
'GO..m"G •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。
IIEU{},}z •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)。
2Yf;b9-k •可以避免这些干涉效应的不良影响。
!Yi<h/:
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