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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 QjbPBk Q  
    t|"d#5'  
    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。 a8P 6-)W  
    m:<3d]L  
    b<cM[GaV~  
     )L("t  
    设计任务 : 2d9ZDyD  
    *fX)=?h56  
    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 1h0ohW  
    pg`;)@  
     yC$7XSr=  
    Q*{ 2  
    光栅级次分析模块设置 =qQQ^`^F'~  
                           Z6ex<[`I  
    3<E$m *  
    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。 I+Cmj]M s0  
    'J2P3t  
    g o Z#  
    <xNM@!'\h  
    yKhzymS}T  
    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。 y_r6T XnGL  
    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。 p5BcDYOw`  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 _( Cp   
    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。 55KL^+-~  
    /T'nY{  
     {<BK@U  
    衍射分束器表面 |?W   
    [=!MS?-G  
     |mA*[?ye@  
    yln.E vJjD  
    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。 |{"7/~*[  
    Y>~zt -  
    pU/.|Sh  
    Im#$iPIvT  
    )j*qGsOg  
     ,Ou)F;r  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) cv1L!Ce,  
    je% 12DM  
     1nmWL0  
    ,"ZlY}!Gn  
     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。 (k45k/PAP  
     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，。 /HD2F_XA  
     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。 i i Y[  
    SQx):L)P6  
     @]4s&;  
    w5\)di  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 np(<Ap r  
    G8'3.;"W5  
     0<k!F3=  
    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。 ks4 ,2f,2  
    v_ h{_b8  
    j=4>In?x  
    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 `6su_8Hno  
    ;wZ.p"T9^  
    mD3#$E!A1  
    设计与评估结果 %4J?xhd  
    相位功能设计 y0]O 6.{  
    结构设计 +=4b5*+qG  
    TEA评价 3.Kdz}  
    FMM评估 *ni|I@8  
    高度标度（公差）     i=@*F$,  
    ]ghPbS@  
    通用设置 *uR'eXW  
    i YkNtqn/  
    C? S%fF  
    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。 ^<-SW]x  
    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。     V-0Y~T  
    ;{RQ+ZX'[  
    ww,'n{_  
    纯相位传输设计     3&f{lsLAC  
    <LY+" Y  
     {rQ`#?J}^?  
    >{Djx  
    结构设计 iDr0_y*t  
    C.O-iBVe#  
     *d 4D9(  
    |n;7fqK  
    ,*US) &x  
    更深的分析 C 4,W[L]4"  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 ;7}*Xr|  
    •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。 &/p 9+gd  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 l]gf T&  
    E:AXnnGKO  
     X@rAe37h+  
    lKcnM3n  
    使用TEA进行性能评估 XT)@)c7j  
    %o>1$f]  
     e!#:h4I  
     wB@A?&UY  
    使用FMM进行性能评估 u}$3.]-.?T  
    $1YnQgpT  
     XQ>m8K?\d  
    n7vi@^lf(  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 uP:'e8  
    gueCP+a_  
     pB`<4+"9  
    Zr3KzY9  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 ^)WG c/  
    K2JS2Y]  
     qmhHHFjQ  
     .3#Tw'% G  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 LvS`   
    ynhH5P|6,  
     X(~NpLR  
     8l6R.l  
    VirtualLab Fusion技术 <?+ \\Z!7  
    B^Vb=* QRo  
     _:J! |'  
    r?{tBju^  
     
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