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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 V U3upy<  
    JK5gQ3C[  
    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。 @# l= l  
    H<,gU`&R  
    7Ak6,BuI%  
      x'<X!gw  
    设计任务 6LIJ Q  
    "+G8d' %YV  
    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 .#8 JCY  
    rjYJs*#  
     lRFYx?y  
    )Ql%r?(F+  
    光栅级次分析模块设置 jQB9j  
                           ^<2p~h0 \  
    '~=SzO  
    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。 &V/Mmm T  
    1mG-}  
    -uf|w?  
    2\{zmc}G-0  
    s2'h  
    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。 Gyc]?m   
    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。 HG^'I+Yn  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 AoxA+.O  
    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。 3a'<*v<xw  
    VMWf>ZU  
     t%=tik2|7  
    衍射分束器表面 fNFY$:4X  
     }.6[qk  
     g}c~:p  
    .?$gpM?i  
    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。 P&LsVR{#  
    9\7en%(M  
    C?eH]hkZ3  
    N~'c_l  
    jse&DQ  
     eJ-nKkg~a  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) ujpJ@OWj  
    I; rGD^  
     .Z *'d  
    )Pv%#P-<  
     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。 0</);g}  
     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，。 Y.p;1"  
     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。 $IpccZpA  
    Zj'9rXhrM1  
     k!Y, 63V=  
    yJIscwF  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 p4Z(^+Aa  
    r9?Mw06Wc5  
     qJ-/7-$ ^  
    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。 c-sfg>0^  
    scV5PUq  
    ^U/O !GK  
    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 pMM8-R'W-  
    'LDQgC*%  
    _|`S3}q|d  
    设计与评估结果 ?}Y]|c^W  
    相位功能设计 p5*EA x  
    结构设计 =Dj#gV  
    TEA评价 4CTi]E=H{  
    FMM评估 GTHt'[t@;  
    高度标度（公差）     =?8@#]G+  
    6ik$B   
    通用设置 w,D+j74e$  
    Zv{'MIv&v  
    <:CkgR$/{  
    提供多次运行文档，允许用户执行任意数量的设计，并提供根据特定标准筛选结果的选项。 P.DK0VgY  
    通过这种方法获得了以下三个结果：我们将对其进行进一步评估。     ;$Jo+#  
    RxQ*  
    {{!-Gr  
    纯相位传输设计     n+R7D.<q!!  
    nO-#Q=H,  
     *0ro0Z|Iq  
    eyxW 0}[  
    结构设计 x4O~q0>:Le  
    gRzxLf`K  
     o2ECG`^b  
    7d\QB (~  
    /gas2k==^  
    更深的分析 @2#lI  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 7t3!) a|lI  
    •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。 -nwypu  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 B#R|*g:x  
    vP,n(reM  
     5bb(/YtFy  
     ~$J2g  
    使用TEA进行性能评估 `d(ThP;g  
    fV~[;e;U.  
     RM/ 0A|  
     ?q [T  
    使用FMM进行性能评估 TcoB,Kdce  
    $:^td/p J  
     q.}CU.dp  
    2Khv>#l  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 ee=D1qNu;  
    |':{lH6+1  
     _e2=ado  
    _u Il  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 z(~_AN M4,  
    $pz/?>!  
     1.>m@Slr>  
     &M[?h}B6  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 3(UVg!t  
    Fj!U|l\_9  
     *NQ/UXE  
     GN>@ZdVG}#  
    VirtualLab Fusion技术 ,fRq5"?  
    &e3.:[~_?  
     e#q}F>/L  
    dF2RH)Ud  
     
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