W7^[W. 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。
)P$|9<_q7x #L~i|(=U5
l-Z( ] I |U'@E 本用例展示了......
p&h?p\IF •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
lG}#K^q - 矩形光栅界面
.qgUD - 过渡点列表界面
X_]rtG - 锯齿光栅界面
LWyr - 正弦光栅界面
N%
4"9K •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
'v"= X` zWw_i 光栅工具箱初始化 <7M-?g:vj •初始化
#;$]M4 - 开始
j{@6y 光栅
TxX =(7V 通用光栅光路图
){*+s RBW •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
u=
NLR\ 可直接选择特定的光路图。
&EfQ%r}C bC/":+s& p
@1MnJP +!/ATR%Uci 光栅结构设置 uh)S;3| •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和
材料。
98>GHl'lM
c+ oi8G •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
>?, Zn •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
T3X'73M j*jUcD*
`Mnu<)v pk :P;\ •例如,选择第一个界面上的堆栈。
mQj=-\p K#0TD(" 堆栈编辑器 g8W,Xq+ •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
;2p+i/sVj •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。
j3gDGw; ^7-zwl(>?N
an"&'D}U `*C=R
_ 矩形光栅界面 bGPE0}b 558P"w0"X •一种可能的界面是矩形光栅界面。
bMyld&ga •此类界面适用于简单二元结构的配置。
eU[g@Pq:Y •在此示例中,由银制成的光栅位于
玻璃基板上。
fpD$%.y'J •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
"& ,ov# •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。
hH %> /Mqhx_)>A
S<tw5!tJ ?sf<cFF 矩形光栅界面 KdkA@>L!; •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
9)Fx;GxL •所选界面在视图中以红色突出显示。
CMa6':~
2 !s&|lI •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。
CXa[%{[n •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
M/zO|-j&
Zf'*pp T&q •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
IH]9%d) •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
*'%V}R[> •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。
%FO{:@CH (l{vlFWd
i5 '&u: UUah5$Iy
YW7W6mWspS #z\ub5um 矩形光栅界面参数 o
NtFYY •矩形光栅界面由以下参数定义
Ql*zl - 狭缝宽度(绝对或相对)
T(b9b,ov) - 光栅周期
EBj^4=b[ - 调制深度
sV\_DP/l •可以选择设置横向移位和旋转。
oBzl=N3< !wAT`0<94F
j4.wd
RK ,,H "?VO 高级选项和信息
g^ AQBF •在传播菜单中,有几个高级选项可用。
,YYEn^:> •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
RK3 yq$ •可以设置总级次数或衰逝波级次数
~>2uRjvkwB (evanescent orders)。
Ei;tfB •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
y.r N( •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
E5k)~P`| )!T~l(g
O'y8q[2KE 18X@0e •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
v}B%:1P4 •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。
S;|:ci<[= •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
vQAFg G •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。
^h(wi`i !l:GrT8J
e+
xQ\LH +#O+%! 过渡点列表界面 ><V*`{bD9) •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
Dl,QCZeM •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
%y1!'R:ZW •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。
d*(aue=
hHs/Qtq Q8p6n 过渡点列表参数 @u~S!(7.Wi •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
2*#|t: (c •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。
@Nu2
:~JO _z\/{
m'4f'tbN PwY/VGT •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
9}573M •此处,可以定义x方向和y方向的周期。
{SoI;o_> •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。
$=aO*i Y\|#Lu>B
lC i{v. =ily=j"hK 高级选项及信息 lqzt[z gN •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。
lu8G$EQI u9lZHh#V-
b 2gng} . "Ms7= 正弦光栅界面 iD^,O)b •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
_|k$[^ln^ •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
2RiJ m" •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
i"{O~[ - 脊的材料:基板的材料
uuzV,q - 凹槽材料:光栅前面的材料
<p@Cx *}[\%u$ T
f?3-C8hU pYr"3BwG 正弦光栅界面参数 qJey&_ - 正弦光栅界面也由以下参数定义:
eUPa5{P •光栅周期
te_2"Z •调制深度
((y|?Z$ - 可以选择设置横向移位和旋转。
1? >P3C - 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。
`lhw*{3A @W,jy$U
MP]<m7669* 'yo@5*x7 高级选项和信息 _e%D/} •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。
b3(*/KgK )"?4d[ 5
c*USA
eP 3%WB?kc 高级选项及信息 LoF/45|-< •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
<-lM9}vd )^(*B6;z5
WBe0^=x 锯齿光栅界面 iP:i6U] •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
SZ` 7t=I2 •此界面允许配置闪耀结构的光栅。
$l.*;h * •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
$8EEtr,! - 脊的材料:基板的材料
3m1g" - 凹槽材料:光栅前面的材料
s!6lZ mPM kpOdyn(
"ra$x2|=} >e]g T 锯齿光栅界面参数 #2Rz=QI •锯齿光栅界面也由以下参数定义:
>w,L= z= - 光栅周期
oFk2y ^>u - 调制深度
}\_.Mg^y •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
?%kgfw@) •可以选择设置横向移位和旋转。
h]7_
N, •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
#^FM~5KK -t-f&`S||
"Ih3 \!KE_7HRu 高级选项和信息 w,|@e_|J •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
z/?* h
8$FH;= 探测器位置的注释 SmXJQ@jN 关于探测器位置的注释 BR|!ya+_2 •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
z8=THz2f •如果光栅包含在复杂的
光学装置中,则必须这样做。
D%>Bj>xQD •但是,完美的平面和平行基板可能会产生一些干涉效应,而实际情况并非如此。
,0'GHQWz$ •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)。
w\C1Bh! •可以避免这些干涉效应的不良影响。
<,vIN,Kl8/
RB>=#03