I@n*[EC 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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QVIcb;&:} gjW\
XY 本用例展示了......
X<(6T •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
vO\:vp4fH - 矩形光栅界面
a9[mZVMgUK - 过渡点列表界面
Y!SE;N& - 锯齿光栅界面
}>2t&+v+ - 正弦光栅界面
Z6
;Wd_ •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
>n]oB~P% Da-u-_~ 光栅工具箱初始化 glv ;C/l •初始化
9Ei5z6Vk/+ - 开始
s(t eQ\ 光栅
l+%Fl=Q2em 通用光栅光路图
^6Yd} •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
Pp,Um( 可直接选择特定的光路图。
:^n*V6.4 &=G)NeT_
tKwn~T rwy+~ 光栅结构设置 Qh*)pt]n •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和
材料。
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^f9>l;Lb •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
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ySFG3 •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
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4S tjj!ew
^w.]Hd2 W!t{rI7 2 •例如,选择第一个界面上的堆栈。
6
jmrD z<!O!wX_aI 堆栈编辑器 wh%xkXa[ur •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
rWA6XDM7 •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。
h\(B#SN J,??x0GDx,
GWhE8EDT "# !D|[h0 矩形光栅界面 x>v-m*4Z4@ 1B 5:s,Oyj •一种可能的界面是矩形光栅界面。
!$_~x
8K1- •此类界面适用于简单二元结构的配置。
O$^xkv5. •在此示例中,由银制成的光栅位于
玻璃基板上。
ioxbf6{ •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
OVZP x%a •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。
S<"oUdkz /,!<Va;~
! D$Ooamq &=X.*H% 矩形光栅界面 H(b)aw^(% •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
*7ZtNo[+ •所选界面在视图中以红色突出显示。
Q=WySIF.
eeM?]J- •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。
h$>wv` •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
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{{\ce;hN •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
7\Co`J>p2 •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
[KSH~:h:NR •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。
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`PgdJrE &dr@6-xaq 矩形光栅界面参数 7VAJJv3 •矩形光栅界面由以下参数定义
x:fW~!Xc6 - 狭缝宽度(绝对或相对)
y \D=Z
N@ - 光栅周期
DN_W.o - 调制深度
?{6s58Q{ •可以选择设置横向移位和旋转。
&l m# y! ~qbh[
B2Z_]q$n* MG{l~|\x) 高级选项和信息 >&Y-u%}U •在传播菜单中,有几个高级选项可用。
`XJm=/f •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
?T!)X)A# •可以设置总级次数或衰逝波级次数
cG{L
jt (evanescent orders)。
vcv CD7MD •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
du_4eB •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
1& ^?U{ wMWW=$h#\
aJzLrX PyBD •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
g<wRN#B •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。
pr&=n;_ n •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
|gx~gG< •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。
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x#*QfE/E(@ ok{!+VCB5 过渡点列表界面 H
C0w;MG) •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
R#W&ery •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
Ln!A:dP}c- •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。
\)/yC74r7(
cBXWfv4 a`!@+6yC 过渡点列表参数 ;+/o?:AH •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
/>44]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。
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F(,UA+$A Bd~1P/ •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
4(8xjL: •此处,可以定义x方向和y方向的周期。
Vzl^Ka' •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。
u0Nm.--;_3 !EIjN
[eUftr9&0 qfoD 高级选项及信息 t#i,1aHA •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。
j)C:$ .(CP. d
=
ieag7! D5,P)[ 正弦光栅界面 x@Hd^xH` •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
)#iq4@)|g •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
Sa1l=^ •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
x[3A+ - 脊的材料:基板的材料
[U/(<?F{( - 凹槽材料:光栅前面的材料
m P'^%TE !\Xm!I8
2*iIjw3g v<Kmq-b 正弦光栅界面参数 Bi,;lR5
- 正弦光栅界面也由以下参数定义:
({WyDu&= •光栅周期
4m)OR •调制深度
67SV~L#%O - 可以选择设置横向移位和旋转。
`n5"0QRd - 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。
rl2&^N wV\gj~U;P
d;mx<i=/ $37
g]ZD 高级选项和信息 mZz="ZLa: •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。
Y5ZZ3Ati rgmF: C
4k-+?L!/G D,qu-k[jMI 高级选项及信息 3psU?8( •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
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#+4 锯齿光栅界面 ?`zXLY9q7 •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
Jc&y9]
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。
';Zi@f" •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
w@JKl5 - 脊的材料:基板的材料
4lhw3,5 - 凹槽材料:光栅前面的材料
evkH05+;W M])dJ9&e
<Rh6r}f =0uAE7q(9 锯齿光栅界面参数 EI!6MC) •锯齿光栅界面也由以下参数定义:
]e.JNo - 光栅周期
AL#4_]m' - 调制深度
`\Hf]b •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
w2_bd7Wp< •可以选择设置横向移位和旋转。
nWQ;9_qBB •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
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7$h#OV*@, gUyR_5q)8l 高级选项和信息 2^8%>, •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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,|&9M^ 探测器位置的注释 p-.n3AL 关于探测器位置的注释 ]Oq[gBL"A •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
KM^ufF2[ •如果光栅包含在复杂的
光学装置中,则必须这样做。
9]q:[zm^ •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。
.tD*2 •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)。
8 r_>t2$ •可以避免这些干涉效应的不良影响。
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