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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 Tj0qq.  
    D(bQFRBY6"  
    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。 IIj :\?r  
    ;UU`kk  
    3a|I| NP  
    "d1~(0=6<m  
    设计任务 eI20)t`j  
    *@;Pns]L-  
    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 KK-}&N8  
    .J?cV;:`  
    Ql2zC9C  
    ~m`j=ot  
    光栅级次分析模块设置 _x+)Tv  
                           B!J~ t8  
    X ? eCK,  
    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 iX]tL:,~i  
    $, I%g<  
    x-E@[=  
    SM? rss.=  
    t3P$UR%  
    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。 86 $88`/2  
    2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 5t=7-  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 KE$I!$zO  
    4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 H6o_*Y  
    3UR'*5|'  
    CdZS"I  
    衍射分束器表面 M9C v00&  
    JE~;gz]  
    YY4XCkt  
    g"}j  
    为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 ^*g= 65!1  
    2E 0A`  
    |K.J@zW  
    uW 7Yem&  
    O su 75@3  
    #[odjSb  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) xj< K6  
    Xtk3~@  
    #MyF 1E  
    zg}#X6\G<_  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 U;w| =vM  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 KA/ ~q"N  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 3[*x'"Q;H  
    9EFQo^ E  
    ]broU%#"  
    ^1w<wB\B  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 ]H-5    
    };m.8(}$)  
    `ElJL{Rn  
    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。 -`cNRd0n  
    tNf_,]u  
    nN'>>'@>  
    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 4R}$P1 E  
    &iTTal.6  
    boeIO\2}P0  
    设计与评估结果 -IE=?23Do?  
    相位功能设计 |-Q="7b%  
    结构设计 w678  
    TEA评价 W.sH  
    FMM评估 b O9PpOk+z  
    高度标度(公差)
    HO}eu  
    o>^ @s4t  
    通用设置 ?m bI6fYv  
    p)c"xaTP#F  
    3gQ2wP*K  
    提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 :G4)edwe  
    通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。
    W<\*5oB%H  
    /4>|6l=  
    (.~,I+Cz'  
    纯相位传输设计
    LZ4Z]!V  
    Uqd2{fji=#  
    M?v`C>j  
    5E!Wp[^  
    结构设计 zgPUW z X=  
    -Gj."ks  
    O_P8OA#|  
    lEC91:Jyt  
    1Q!^%{Y;  
    更深的分析 +![\7  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 [&5%$ T  
    •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。 1$v1:6  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 xX~; /e&,  
    UNCI"Mjb  
    f-5}`)`.+  
    AiUK#I  
    使用TEA进行性能评估 JPM W|JT  
    js[H $  
    +nKf ^rG  
    .B_a3K4'{^  
    使用FMM进行性能评估 yIf>8ed]#  
    vq8&IL  
    V_P,~!  
    ` 7jdV  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 FQBAt0  
    </li<1  
    (;2]`D [x  
    NaC}KI`  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 ]cP$aixd  
    *k !zdV  
    icXeB_&cS  
    yr q){W  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 pVC; ''E  
     c.Do b?5  
    E-b3#\^:  
    KBa   
    VirtualLab Fusion技术 x0ICpt{;  
    b\^9::oY  
    (k<__W c_t  
    ,7^,\ ,-m  
     
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