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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 ,.<[iHC}9  
    dBWi1vTF  
    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。 8fI]QW  
    ec8 iZ8h8  
    wBuos}/  
    9$ VudE>;  
    设计任务 hFW{qWP  
    2|6E{o  
    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 _nUvDdEs,  
    DB=^Z%%Z  
    /JqNiqvh  
    0uZL*4A+C  
    光栅级次分析模块设置 c"wk_ #  
                           a)o-6  
    !#NGGIp;  
    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 E;o "^[we  
    zfsGf 'U  
    ydZS^BqG  
     ~ERA  
    4MFdhJoN  
    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。 |8{c|Qz  
    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。 3+<f7  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 9}*Pb6  
    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。 \kR:GZ`{UV  
    +A;AX.mr  
    7hzd.  
    衍射分束器表面 y/.I<5+Bu  
    dED&-e#  
    VYo2m  
    (r9W[  
    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。 .UGbo.e  
    ML!>tCT  
    af>^<q  
    nb30<h  
    2lu AF2  
    d71|(`&  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) :Z R5<Y>  
    =C(((T.  
    g7l?/p[n  
    Puq  
     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。 :z^,>So:  
     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,。 _'}Mg7,V  
     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。 9F "^MzZ  
    FoX,({*Ko~  
    7Eo;TNbb  
    1$S`>M%a  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 )JXlPU  
    !+)5?o  
    @Rw]boC  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 /J5)_> R:  
    .At^b4#(  
    -Q MO*PY  
    使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 6 k6}SlN[  
    ^Z>Nbzr{  
    ~7$jW[i  
    设计与评估结果 |44 E:pA  
    相位功能设计 B1k;!@@1 4  
    结构设计 Koi-b  
    TEA评价 s= bP@[Gj  
    FMM评估 %0_}usrsk  
    高度标度(公差)
    ?3yrX _Qm{  
    ~vscATQ  
    通用设置 ]j+J^g  
    2u%YRrp  
    |@Ze{\  
    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。 pmuT7*<19  
    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。
    *3A)s O  
    ~N]pB]/][  
    H{,qw%.|KA  
    纯相位传输设计
    s(8e)0Tl  
    r E&}B5PN=  
    j58'P 5N  
    yfZYGhPN(  
    结构设计 y4N2gBTKu  
    nU,~*Us  
    !-~sxa280r  
    y7T<Auue`  
    VLcwBdo  
    更深的分析 +GL[uxe "  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 1'!%$D  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 ^D?{[LBc  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 Nz%Yi?AF  
    )?<V-,D  
    7{Zs"d{s  
    hiw>Q7W  
    使用TEA进行性能评估 ;$g?W"  
    4G'-"u^g  
    #]*]qdQWV^  
    >Q2kXwN  
    使用FMM进行性能评估 ziXI$B4-  
    oIGF=x,e8  
    3a0% J'  
    jk{m8YP)E  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 9R99,um$  
    }=fls=c/0  
    ]2rC n};  
    M~ g{}_ 0Z  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 jP\5bg-}  
    nk"nSXm3SR  
    ]92=PA>75  
    ke2}@|?t  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 MogIQ  
    l}~9xa}:D|  
    gTk*v0WBm  
    &*; Z(ul&9  
    VirtualLab Fusion技术 v9 8s78  
    i> dLp  
    %(B6eiA  
    y]}N [l  
     
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