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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 R(csJ4F  
    ~ejHA~QC  
    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。 sO6+L #!  
    %F03cI,  
    D@mDhhK_  
    O^LzS&I*  
    设计任务 keX0br7u_  
    ak<?Eu9rV  
    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 7^S&g.A  
    K~[/n<ks  
    gbo{Zgf<  
    gp;(M~we  
    光栅级次分析模块设置 jLZ+HYyG9  
                           t0?\5q  
    rGx1>xd(k  
    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 5Pn$@3  
    R D)dw  
    #*?a"  
    xJ,V !N  
    SdN|-'qf  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 Dj?9 5Z,r  
    2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 HAP9XC(F]  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 qxk1Rzm?x  
    4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 D_'Zucq  
    aY6]NpT  
    VYvHpsI  
    衍射分束器表面 Yr"G)i~"Y  
    Rg+V;C C~  
    'j>Q7M7q{  
    *pj&^W?  
    为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 4 uD!-1LT@  
    XYf;72*  
    Ktg6*L/  
    !Il<'+ ^  
    )4"G1R`3  
    Gh|q[s*k  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) `[[ A 7  
    P 3);R>j  
    KK/~W  
    h2K1|PUKl[  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 k'EP->r  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 F~z4T/TN%G  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 b1E>LrL  
    ?;!l-Dy  
    E2 #XXc  
    0t'WM=W<!8  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 {-tCLkE 3  
    L~CwL  
    bv-s}UP0  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 ,,lrF.  
    xLX:>64'o>  
    L:j;;9Sp{  
    使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 x~Y]c"'D  
    2wpLP^9Vr<  
    XF'K dz>p  
    设计与评估结果 ig)rK<@*[  
    相位功能设计 _.yBX\tf[  
    结构设计 8?J\  
    TEA评价 e%u1O -*  
    FMM评估 \k;*Ej~.  
    高度标度(公差)
    `gSqwN<x%  
    -}4<P}.5T  
    通用设置 VYMs`d[  
    4F^(3RKZ|  
    rK9X68)  
    提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 ,FlF.pt  
    通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。
    1-Sc@WXd  
    ~f;d3dJ]/  
    9YwK1[G6/  
    纯相位传输设计
    %\Z{~(&-v  
    mtOCk 5E  
    3 T+#d-\  
    9Qst5n\Z  
    结构设计 eZJrV} V  
    ZEiW\ V  
    @Q 8E)k@  
    [f!sBJ!  
    ]SA]{id+  
    更深的分析 b<u   
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 MDM/~Qpj_  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 I&,gCZ#  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 i?.MD+f8  
    b%z4u0  
    7`9J.L&,;  
    R/VrBiw  
    使用TEA进行性能评估 TO ^}z  
    FFQ=<(Ki  
    Yg3Vj=  
    ""|vhgP  
    使用FMM进行性能评估 K&0'@#bE\  
    k z"F4?,  
    c*sK| U7)  
    Vcm9:,Xlw  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 +] s"*'V$  
    iaPrkMhd  
    vN=e1\  
    .'.#bH9K  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 qq9fZZb  
    |j3mI\ANF  
    (U#4j 6Q  
    ;5urIYd  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 v!{mpF  
    35|F?Jx.r  
    i"V2=jTeBv  
    jODx&dVr  
    VirtualLab Fusion技术 =B-a]?lM  
    G$kspN*"A  
    I CCmE#n  
    >|1.Z'r/  
     
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