Q;r9>E! 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。
$:IOoS|e [vM ksHk4
?d@3y<A,~ `-a](0QU 本用例展示了......
Q72}V9I9 •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
o5=1 - 矩形光栅界面
J2A+x\{< - 过渡点列表界面
{
FVLH:{U^ - 锯齿光栅界面
>YP6/w,e - 正弦光栅界面
irj{Or^k •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
e$HN/O #oBM A 光栅工具箱初始化 ZH'- >/ •初始化
9G njJ - 开始
7&oT}Z 光栅
;',hwo_LBf 通用光栅光路图
%`*`HU#X •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
6)<g%bH! 可直接选择特定的光路图。
[O)(0 &'%b1CbE
p4l^b[p OZ{YQ}t{^1 光栅结构设置 JjBG9Rp{ •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和
材料。
u!kC+0Y
G@s]HJ: •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
/S4$qr cM •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
@9-/p^n1 poJ7q (
L~x
PIu $P<T`3Jg •例如,选择第一个界面上的堆栈。
50MdZ;R-3 K)NB{8 _ 堆栈编辑器 {+D
6o •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
p)_v.D3i •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。
P-B3<~*i! T-"zK r!
Po+I!TL' LOm*=MVex 矩形光栅界面 y"N7r1Pf )=,%iL- •一种可能的界面是矩形光栅界面。
2hZ>bg •此类界面适用于简单二元结构的配置。
kR+xInDM* •在此示例中,由银制成的光栅位于
玻璃基板上。
Zp5;=8wa; •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
-TIrbYS` •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。
:exgdm;N ;ZnSWIF2
%V40I{1 l,z#
:k 矩形光栅界面 )-2sk@y •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
-)cau-(X •所选界面在视图中以红色突出显示。
FE}!I
7d9kr?3(U •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。
lrn3yDkR? •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
%BdQ.\4DS
m
2tw[6M •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
aQ@9(j>
F •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
"Jd!TLt\x •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。
*t_"]v-w $!~R'N c
#Az#dt]H +sN'Y/-
u\L=nCtLby <Mdyz! 矩形光栅界面参数 KyQO>g{R •矩形光栅界面由以下参数定义
.9":Ljs(L - 狭缝宽度(绝对或相对)
87QK&S\ - 光栅周期
/>wM#)o2 - 调制深度
i5f8}`w •可以选择设置横向移位和旋转。
Y|'0bujr ll]MBq
0F"W~OQ6 (lNV\Za 高级选项和信息 C*+gQeK •在传播菜单中,有几个高级选项可用。
<F>^ffwGH- •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
;$`5L"I5$ •可以设置总级次数或衰逝波级次数
li!3bv (evanescent orders)。
VnZRsFY<^ •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
l|,
Hj •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
kTC'`xv hxCSE$f4
x,U'!F _*tU.x|DP •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
/G{;?R •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。
^Y;}GeA, •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
!ucHLo3: •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。
uX.^zg]}% 3q$[r_
h/)kd3$*' nC:>1kt 过渡点列表界面 E{LLxGAEZ •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
GnX+.uQL| •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
w^AY= Fc •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。
#8Bs15aV
"aU)
[ 5Kadh2nz 过渡点列表参数 ,A$#gLyk< •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
#9(0.!v •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。
|S0w>VH> eD(;Wn
~wtK(U Az+k8=? •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
l i @: •此处,可以定义x方向和y方向的周期。
Z<yLu'48)A •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。
S7B7'[ru GiZv0>*x
#Nv^F 4# L}& 高级选项及信息 D]?eRO9' •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。
?Iin/ <y 1Fg*--8[r
Z!/!4(Fh z[cs/x 正弦光栅界面 q&DM*!Jq •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
vvTQ!Aa •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
B~CdY}UTsj •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
Lhts4D/V7 - 脊的材料:基板的材料
@QN(ouq Q - 凹槽材料:光栅前面的材料
/wR,P )Ja&Y
ir{li?kV bQvhBa? 正弦光栅界面参数 I[l8@!0 - 正弦光栅界面也由以下参数定义:
Uhw:XV@m •光栅周期
qk{+Y •调制深度
2Y7u M;8 - 可以选择设置横向移位和旋转。
baO'FyCs9& - 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。
;4'pucq5/ $(r/N"6)O2
Wik8V 0( @2`$ XWD 高级选项和信息 q` 0wG3 •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。
tkX?iqKQ r$cq2pkX
l+UUv]:1 IA;'5IF 高级选项及信息 fZtuP1-4 •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
=j~vL`d2] |[W7&@hF
X-<l+WP 锯齿光栅界面 Rn_FYP •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
TY`t3 •此界面允许配置闪耀结构的光栅。
u Wxl\+_i •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
rQsYt/ - 脊的材料:基板的材料
^1-Vd5g - 凹槽材料:光栅前面的材料
DLH|y%" wZ%a:Z4TcM
v+vM:At4 j[${h,p? 锯齿光栅界面参数 F nc MIzp •锯齿光栅界面也由以下参数定义:
k@[{_@>4^ - 光栅周期
l{mC|8X - 调制深度
( u^ `3=%n •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
ae>B0#= •可以选择设置横向移位和旋转。
&e\UlM22 •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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(, _J X>#h
4q )+nh~s s4[PwD 高级选项和信息 8P*d •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
0^83:C
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/^sk y! 探测器位置的注释 [ 0z-X7=e 关于探测器位置的注释 b!JrdJO,DP •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
#Dp]S,e •如果光栅包含在复杂的
光学装置中,则必须这样做。
&&ZX<wOM •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。
[tk6Kx8a •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)。
uE,g|51H/ •可以避免这些干涉效应的不良影响。
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