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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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    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 .ViOf){U\  
    ;:8SN&).  
    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。 %+L3Xk]m'  
    !uAqY\Is  
    DxxY<OkN  
    3Cg0^~?6-  
    设计任务 OVEQ^\Q5D  
    1j+RXb\<  
    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 L^??*XEUJ  
    '(SqHP|8&g  
    i(0%cNP7  
    e?fA3Fug  
    光栅级次分析模块设置 fDKV`  
                           ~-#8j3 J;  
    B0m2SUC,H  
    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 /v7o!D1G  
    %!OA/7XbG  
    "\rR0V!wA  
    >44,Dp]  
    K#[ z5  
    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。 [cw>; \J  
    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。 O{wt0 \P  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 Jv59zI  
    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。 !5K5;M_Ih"  
     |I s"ov  
    5]Y?NN,GR  
    衍射分束器表面 Rz=wInFs  
    PPj%.i)  
    T;{"lp.  
    C$^WW}S  
    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。 $mut v=IO  
    7o$S6Y;c4  
    2 t:CK  
    ;I]$N]8YI  
    !.[H !-V.  
    <4jqF 4 W  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) )q>q]eHz  
    4/ Xu,pT  
    *&$2us0%%  
    0;2ApYks  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 P/T`q:<H   
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 ETrL3W<  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 c>L#(D\\  
    }/}eZCaG  
    @8U8>'zDE  
    !t|2&R$IQ  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 !_+ok$"d  
    ]s}9-!{O  
    {1[f9uPS  
    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。 {{ +8oRzY  
    Z>J3DH  
    .pPtBqp  
    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 7 MG<!U  
    Gw?ueui<  
    F3&:KZ!V&m  
    设计与评估结果 0hCUr]cZ,  
    相位功能设计 tiTh7qYi9  
    结构设计 ~A,(D-  
    TEA评价 Hzojv<c  
    FMM评估 :?H1h8wbCt  
    高度标度(公差)
    a_k~z3wG  
    ?xb2jZ/0X  
    通用设置 V(3rTDg  
    \Vl)q>K _h  
    ![/ QW  
    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。 Hw%lT}[O  
    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。
    Fz^5cxmw  
    T,5(JP(h3  
    e/F+Tf  
    纯相位传输设计
    =[IKwmCX  
    `{'h+v`  
    |#x]/AXa0/  
    9[Xe|5?c  
    结构设计 #gRtCoew  
    RgLkAHA  
    gutf[Ksu  
    0l~z0pvT  
    PAs.T4Av^  
    更深的分析 4\(|V fy  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 1'SpJL1u~  
    •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。 h#]LXs  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 vz`r !xj)  
    rwY{QBSf  
     Y$nI9  
    yvV]|B@sO  
    使用TEA进行性能评估 RbJbVFz8C  
    V;1i/{  
    trM)&aQto  
    s-),Pv|  
    使用FMM进行性能评估 {#H'K*j{  
    R1C2d+L  
    jQY^[A  
    A:,R.P>`C  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 |5me }!C  
    WZ^u%Z  
    KhPDkD-  
    Y\{&chuF  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 @rxfOc0J#  
    S")*~)N@  
    X.JPM{]  
    Gkz~x Qy1T  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 =pn(56  
    U$T (R2@  
    J_>nn  
    eLyaTOZadu  
    VirtualLab Fusion技术 o Np4> 7Lk  
    ^li(q]g1!  
    [C(>e0r  
    02~GT_)$^  
     
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