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    [技术]非近轴衍射分束器的设计与严格分析 [复制链接]

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    科学家
     
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    光币
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 B9 {DO  
    $a]dxRkz  
    直接设计非近轴衍射分束器仍然是一个挑战。由于衍射角相当大，元件的特征尺寸与工作波长在相同的数量级上。因此，设计过程超出了近轴建模方法。因此，在这个例子中，迭代傅里叶变换算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始设计结构，和傅里叶模态方法(FMM)随后应用于严格的性能评估。 X> KsbOZ  
    T}LJkS~*l  
    CF4y$aC#  
     @J)vuGS  
    设计任务 ]5L3[A4Vu  
    [C#pMLp,~  
    使用近轴近似的衍射1：7×7分束器的初步设计通过严格分析，进一步优化零阶均匀性和影响  HuC lO  
    A).AAr  
     w/@%xy  
    YLr2j 7  
    光栅级次分析模块设置 a_x6 v*  
                            ,1kV9_x  
    g==^ioS}*  
    使用常规的分束器会话2编辑器，VirtualLabFusion提供了一个指导工具，允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数。 L*38T\  
    3s Nq3I  
    D~,R @7  
    ld6@&34  
    1 ErYob.p  
    1. 通过应用设计带中的结构设计，所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 y2>] gX5  
    2. 对于此转换，使用了薄元近似(TEA)。因此，所得到的结构与初始相位函数成正比。 D[?|\?  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 O*7~t17  
    4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构，需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 %;gWl1&5  
    P$yJA7]j;%  
     LdL\B0^l  
    衍射分束器表面 f# + h_1#  
    4j{ }{  
     &kE|~i:=,9  
    5sUnEHN  
    为了进一步评估，使用了通用光栅光学设置，其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪，以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 bvKi0-  
    iE5^Xik ,  
    XUHY.M  
    D.} b<kDD  
    ]QQ"7_+  
     BcWReyO<M  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) u,q#-d0g;  
    pQi -  
     .?TVBbc%5  
    cR} =3|t  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 PGDlSB^O  
     薄元近似通常产生更快的结果，当结构小于波长的5倍,可能有精度问题，。 gS 3&,^  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟，但需要更高的数值计算。 Z5K,y19/~  
    j.*}W4`Q_  
     Dr<Bd;)  
    4RNzh``u  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 C09@2M'  
    im"v75 tc  
     $Re %+2c  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述，作为许多可能的输出。 o=}?aC3I  
    )1ciO+_  
    Nt?B(.G  
    使用可编程光栅分析仪，用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 BVDo5^&W  
    ^EZoP:x(oE  
    5Ml}m  
    设计与评估结果 t!LvV.g+  
    相位功能设计 v>6r|{  
    结构设计 I nk76-  
    TEA评价 C;|Ru*  
    FMM评估 3yDvr*8-@  
    高度标度（公差）     .'M]cN~  
    &H6Fkza;4  
    通用设置 r=;k[*;{  
    MG|NH0k  
    6IA~bkc}  
    提供多次运行文档，允许用户执行任意数量的设计，并提供根据特定标准筛选结果的选项。 (msJ:SG  
    通过这种方法获得了以下三个结果：我们将对其进行进一步评估。     D KOdqTW  
    A'T! og|5  
    (Y86q\DQ?|  
    纯相位传输设计     #+$z`C`  
    y!j1xnzki  
     ul E\>5O4h  
    :HC{6W`$  
    结构设计 LdcP0G\"VG  
    a[!':-R`s  
     ^B<jMt  
    PeOgXg)L`z  
    Y (Q8P{@(  
    更深的分析 gyIPG2d  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 F-m1GG0s  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率，从而改善均匀性。 h4U .wk  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 l\H9Io3  
    NW$Z}?I  
     Mppb34y  
    "dIoIW  
    使用TEA进行性能评估 iVA_a8}  
    `C3F?Lch  
     iIg_S13  
     IaW8  
    使用FMM进行性能评估 >PTq5pk  
    Z|u_DaSrr|  
     x9a0J1Nb-h  
    Xa36O5$4]9  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 Li}yK[\]  
    |yS4um(w  
     u VB&D E  
    w!Z3EA;`  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 ]C_6I\Z#=W  
    LGK}oL'  
     & )Z JT.S  
     6;ICX2Wq'  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 ;kdJxxUox  
    :wMZ&xERDZ  
     3+IS7ATn  
     *}FoeDe  
    VirtualLab Fusion技术 Yk }zN_v  
    <~3@+EEM  
     .S[5CO^  
    tP`,Egf"g  
     
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