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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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    离线infotek
    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 r\+AeCyb"p  
    A0*u(15%  
    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。 IXp P.d  
    SJVqfi3A  
    DBi3 j  
     Rs;,_  
    设计任务 hB:R8Y^?H  
    g5TXs^g  
    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 [|~X~AO%  
    ~S Js2- 2  
     Nzc1)t=  
    wxPg*R+t  
    光栅级次分析模块设置 7I4G:-V:^  
                           {: EQ  
    fw^mjD  
    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。 M3 8,SH<  
    |::kC3=  
    &..![,)w^!  
    Ov%9S/d  
    r2QC$V:0  
    1. 通过应用设计带中的结构设计，所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 >fo &H_a  
    2. 对于此转换，使用了薄元近似(TEA)。因此，所得到的结构与初始相位函数成正比。 ox {Cm  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 hBLg;"=Em  
    4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构，需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 _p{ag 1gP  
    hmkcW r`  
     #UU}lG  
    衍射分束器表面 HkxFDU-K  
    yB}y'5  
     M:?eK [h  
    -tx)7KV-  
    为了进一步评估，使用了通用光栅光学设置，其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪，以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 +XWXHt  
    f7OfN#I  
    7 pg8kq@  
    Uk ?V7?&  
    ]@ETQ8QN  
     +C\?G/  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) TO[5h Y\  
    -<&"geJA  
     #:Cr'U  
    -$WiB  
     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` (_~/#  
     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，。 L0|Vc9  
     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。 *goi^ Xp  
    iG!MIt*  
     }Sp MHR`  
    )X\3bPDJR  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 TQ@*eoJj  
    >E"FoZM=  
     9>@_};l  
    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。  =sG(l  
    \/K>Iv'$  
    ~`tc|Zu  
    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 ? dSrY  
    mMT7`r;l  
    :CHCVoh@95  
    设计与评估结果 [W{`L_"  
    相位功能设计 aDza"Ln  
    结构设计 e%'9oAz  
    TEA评价 Bb:jy!jq_  
    FMM评估 ;5y4v  
    高度标度（公差）     -oF4mi8S  
    0?,EteR  
    通用设置 `34[w=Zm  
    =#%e'\)a  
    (a7IxW  
    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。 L?KEe>;r  
    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。     y L&n)   
    vn}Vb+@R  
    HEe0dqG  
    纯相位传输设计     ci3{k"  
    `5e#9@/e  
     BzWmV .5  
    wZrdr4j  
    结构设计 >>^c_0"O  
    ,5r 2!d  
     e4CG=K3s  
    UQW;!8J#R(  
    i-E&Y*\^9H  
    更深的分析 Vp5qul%  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 $#Ji=JX  
    •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。 zO)9(%LS  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 ]s, T` (&  
    9MM4C  
     V i#(x9.  
    Uk*s`Y  
    使用TEA进行性能评估 hDp'=}85@  
    PrN?;Z.  
     HM[BFF[;/  
     ;yk@`<  
    使用FMM进行性能评估  KQW  
    de ](l687I  
     RI*Q-n{  
    V<nzThM\  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 ;#xhlR* ~  
    #lVVSrF,-  
     r&ToUU 5  
    @ $(4;ar  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 'm/b+9?.  
    = )(;  
     \-sD RW  
     qvk?5#B  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 q(uu;l[  
    4L5Wa~5\  
     ![Jxh,f  
     QCtG #/  
    VirtualLab Fusion技术 -@#AQ\  
    @[JQCQ#r  
     has5"Bb  
    u-k*[!JU  
     
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