a^@+%?X 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。
E2>im>p
$`^H:Djr
\V._Z>] 60~v
t04 本用例展示了......
uEBQoP2 •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
5kK=S - 矩形光栅界面
^/G?QR - 过渡点列表界面
|c<XSX?ir - 锯齿光栅界面
G=vN;e_$_b - 正弦光栅界面
wG_4$kyj •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
w#W5}i&x RwUW;hU 光栅工具箱初始化 Y3D3.T6Q •初始化
HTxB=Q| - 开始
#X4LLS]VV 光栅
oz Vpfs 通用光栅光路图
7}gA0fP9 •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
55LgBD 可直接选择特定的光路图。
[`q.A`Fd BeAk21xb
h!QjpzQe P<8LAc$T 光栅结构设置 8a7YHUL<3i •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和
材料。
] OUD5T
TV<Aj"xw •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
Xz8$Xz,O •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
4 uShM0qa ,KT<4
:g&>D#{ VZ;@S3TS •例如,选择第一个界面上的堆栈。
m^z,,t9 e "_&z#
2_ 堆栈编辑器 V!mWn|lf •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
ma3Qi/ •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。
~M*7N@D Ks|gL#)*Ku
\Ph]*% q{/*n]K 矩形光栅界面 EVWA\RO'\ fTTm$,f5N •一种可能的界面是矩形光栅界面。
vXc!Zg~ •此类界面适用于简单二元结构的配置。
)ukF3;Gt •在此示例中,由银制成的光栅位于
玻璃基板上。
hX&-/fF+f •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
) 9xX •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。
%t q& /GyEV Cc
.6LS+[ hUBF/4s\ 矩形光栅界面 _<XgC\4O| •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
ej<`CQ •所选界面在视图中以红色突出显示。
Urn
-W9gH •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。
)mj<{Td` •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
$]Jf0_
Ny]lvgu9X •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
a"k'm}hVY$ •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
Trpgx •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。
nVNs][ 'w:bs!
$<:'!#% Jlz9E|*qV
ZH!;z-R !F-sA: xq 矩形光栅界面参数 %Or2iuO%-, •矩形光栅界面由以下参数定义
JfSdUWxT - 狭缝宽度(绝对或相对)
I-TlrW=t - 光栅周期
FQ1arUOFW, - 调制深度
Ll?g.z" •可以选择设置横向移位和旋转。
@bE~@4mOu $ND90my
p x0Sy| @FU~1u3d 高级选项和信息 A4}#U=3tI •在传播菜单中,有几个高级选项可用。
j|k@MfA •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
h>| g2h •可以设置总级次数或衰逝波级次数
db'K!M) (evanescent orders)。
IEc>.J|T& •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
(ZS/@He •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
3h LqAj V+.Q0$~F5
bK?MT]%}r ]r!QmWw~V •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
^B|YO8.v •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。
~oo'ky*H! •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
MJA~jjy4 •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。
F'rt>YvF G@B*E%$9
M.S
s:ttj %Sul4: D# 过渡点列表界面 'd+:D' •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
y)tYSTJK •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
@"w2R$o •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。
FZH-q!"^cK
x_k S
g IyOpju)? 过渡点列表参数 qv$!\ T •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
cFDxjX?~ •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。
?|lI Xz M}u1qXa
-w\M-wc/$ 16?C@`S> •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
5y040
N- •此处,可以定义x方向和y方向的周期。
Fh^ox"3c •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。
}I]W'<jY `Klrr
'u1=XX
h mTJ"l(,3 高级选项及信息 g#|oif9o •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。
!VFem~'d *<xrp*O
o)p[
C
4~*Y];!Q 正弦光栅界面 ><K!~pst} •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
/LF3O~Go •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
Nq_A8Ph9 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
$
o"
L;j - 脊的材料:基板的材料
OT;cfkf7 - 凹槽材料:光栅前面的材料
^4 8\>-Q\ !!*;4FK"q
>T QZk4$ rd">JEK;; 正弦光栅界面参数 xD4$0Ppu - 正弦光栅界面也由以下参数定义:
+aj^Cs1$ •光栅周期
rFfy#e •调制深度
0E1=W6UZ - 可以选择设置横向移位和旋转。
Z}+yI, - 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。
[Y$V\h=V Z(`r -}f I
@/ k x
er f1J%]g! 高级选项和信息 6g~+( ({lQ •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。
@mNJ=mEV JjQVzkE
RG&6FRoq [%?y( q 高级选项及信息 \lW_f{X) •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
ssA7Dx: 'in@9XO
Zih ?Bm 锯齿光栅界面 t!0dJud •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
?@DNsVwb •此界面允许配置闪耀结构的光栅。
[@|be.g •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
Cg3ODfe - 脊的材料:基板的材料
~&KX-AC@ - 凹槽材料:光栅前面的材料
rVcBl4&1*g . ,R4WA,
;`X~ k|7K 8YKQItK 锯齿光栅界面参数 X4'kZ'Sy< •锯齿光栅界面也由以下参数定义:
[ f34a - 光栅周期
cix36MR_ - 调制深度
tr=@+WHp •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
v?)SA]; •可以选择设置横向移位和旋转。
7E~4)k0< •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
s:b"\7 C_Gzv'C"L
'evv,Q{87 >A=\8`T^ 高级选项和信息 wS%zWdsz •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
4TVwa(cB
JiA'BEJN 探测器位置的注释 W>/UBN3 关于探测器位置的注释 c{VJ2NQ+ •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
="dDA/,$VS •如果光栅包含在复杂的
光学装置中,则必须这样做。
\igaQ\~ •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。
gc,Ps •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)。
uw"*zBxl •可以避免这些干涉效应的不良影响。
e "n|jRh
)8'jxiGs