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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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    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 Xg l %2'  
    &G[W$2`@  
    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。 oB@)!'  
    MR: H3  
    qY!LzKM0  
     ;dtA-EfOZ  
    设计任务 ]<ay_w;  
    dKP| TRd  
    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 bl^pMt1fv  
    ,S m?2<  
     dNCd-ep  
    lYS "  
    光栅级次分析模块设置 +K8T%GAr  
                           e A3 NyL  
    bMsThoePT  
    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。 A/&u /?*C  
    O>I%O^  
    ~[kI! [  
    M04u>| ,  
     $C,` ^n'  
    1. 通过应用设计带中的结构设计，所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 t'yh&44_  
    2. 对于此转换，使用了薄元近似(TEA)。因此，所得到的结构与初始相位函数成正比。 vR pO0qG  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 O'(D:D?  
    4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构，需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 ONZ(0H{ 1$  
    [S-#}C?~  
     J0YNzC4  
    衍射分束器表面 3g56[;Up?  
    WRRR"Q$  
     .g7\+aiTUd  
    nEP3B '+  
    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。 :o87<) _F  
    D51s)?  
    -<AGCiLz  
    . Y$xNLoP[  
    {d0 rUHP  
     U ]B-B+-  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) h#dfhcU>  
    6OJhF7\0&  
     c/=\YeR  
    sk_xQo#Y 3  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 4H@7t,>  
     薄元近似通常产生更快的结果，当结构小于波长的5倍,可能有精度问题，。 Q \S Sv;3_  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟，但需要更高的数值计算。 b\kA  
    pV!WZ Ufg  
     loHMQKy@  
    {lUaN0O:  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 [\%a7ji#  
    Z N&9qw*  
     iSfRo 31  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述，作为许多可能的输出。 g&Uu~;jq]  
    e2>AL  
    yigq#h^  
    使用可编程光栅分析仪，用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 ^ 4p$@5zH  
    !w0=&/Y{R  
    ] r%fAm j  
    设计与评估结果 dB QCr{7  
    相位功能设计 6\v4#  
    结构设计 bj_/  
    TEA评价 +D[C.is>]}  
    FMM评估 Mhb~wDQl  
    高度标度（公差）     m;TekJXm  
    ytb1hFs  
    通用设置 X`-o0HG  
    k! x`cp  
    OHnsfXO_V  
    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;D {?H/  
    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。     S!^I<#d K  
    W[e2J&G  
    Po.by~|  
    纯相位传输设计     ?%D nIl>  
    ~fzuz'"^  
     !9.\A:G  
    NF-@Q@  
    结构设计 )jjaY1E  
    o3NB3@uj<  
     }I#_H  
    I*g[Y=  
    EN,}[^Z  
    更深的分析 l%?()]y  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 {d)L0KXK  
    •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。 LY#V)f  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 H:WuMwD4  
    mgodvX  
     64<*\z_  
    9A|9:OdG1  
    使用TEA进行性能评估 K!2%8Ej,J  
    wS >S\,LV  
     r]aI=w<(f  
     F ^m;xy  
    使用FMM进行性能评估 ZXIz.GFy+  
    TQ%F\@"  
     uU-1;m#N?  
    Bo'v!bI7  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 r029E-  
    ZqjLZ9?q  
     &]A0=h2{P*  
    Ka%#RNW  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 M7-2;MZ  
    5dbj{r)s6i  
     1F+JyZK}w  
     5{vuN)K3  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 ^oClf(  
    P{: 5i%qC  
     IP)%y%ycw  
     /xB O;'rR  
    VirtualLab Fusion技术 dOKe}?}==  
    qG]0z_dPE~  
     ,#%I$  
    6* 0vUy*"  
     
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