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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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    离线infotek
    科学家
     
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    光币
    25510
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 @4B+<,i   
    sT[)r]`T  
    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。 HLg/=VF7?  
    miCt)Qd  
    qo}-m7  
     ?O8NyCeb7  
    设计任务 T[N:X0  
    : &mYz(1q  
    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 =%znY`0b56  
    E8T4Nh_  
     W'E!5T^  
    t LdBnf  
    光栅级次分析模块设置 FAjO-T4(  
                           D'YF [l  
    k;3Bv 6  
    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。 Nv,[E+a2  
    O_ nk8  
    b,Ed}Ir  
    3P6pQm'.f  
    P!,\V\TY]  
    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。 xrA(#\}f$  
    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。 tE]g*]o  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 <]b}R;9v  
    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。 }; +'  
    'X_iiR8n@p  
     DdJxb{y7  
    衍射分束器表面 /"- k ;jz  
    ];R5[%:5  
     n>Y3hY  
    5>t&)g  
    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。 yc+#LZ~(a  
    yv 9~  
    LbJ tU !  
    >B>CV8p6w  
    -WB? hmx  
     =w?-R\  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) NS#qein~i  
    iv?'&IUfK  
     owCQ71Q  
    o$\ {&:y  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 D2[wv+#)  
     薄元近似通常产生更快的结果，当结构小于波长的5倍,可能有精度问题，。 [@";\C_I  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟，但需要更高的数值计算。 #KXazZu"  
    1T%Y:0  
     PkLRQ}  
    ::dLOf8o  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 -fj;9('YJ  
    Oe'Nn250  
     '# "Z$  
    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。 J@oGAa%3)  
    ~B:Lai4"  
    F] +t/  
    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 la8se=^  
    H#E   
    R# 8D}5[&  
    设计与评估结果 ,vrdtL  
    相位功能设计 ,YSQog  
    结构设计 s2@N&7"u)  
    TEA评价 o2 W pi  
    FMM评估 TIW6v4  
    高度标度（公差）     vROl}s;  
    kNI m90,g  
    通用设置 HoT5 5v!o  
    U# -&%|b$  
    4.,e3  
    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. dc ~tZ  
    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。     *na7/ysT<  
    9u1_L`+b  
    |^S[Gr w  
    纯相位传输设计     Q~,E K  
    6O"Vy  
     3HO 4 h\mp  
    Y">Q16(  
    结构设计 j~\\,fl=  
    %;yo\  
     7Hf6$2Wh  
    |E53 [:p  
    K *{C:Y  
    更深的分析 =V"ags   
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 Cs^o- g!L  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率，从而改善均匀性。 :B$=Pp1  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 VDPqI+z  
    (+Gd)iO  
     `vDg~o  
    ,T|iA/c  
    使用TEA进行性能评估 ,<R/x[  
    (^qcX;-  
     4-E9a_  
     ,G"?fQ7zR  
    使用FMM进行性能评估 x)BG%{h  
    csRba;Z[  
     U^VFHIm  
    6:v8J1G(<  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 0w< iz;30  
    k,X)PQc  
     aMm`G}9n  
    I4m)5G?O2  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 s<E_74q1  
    )09_CC!a  
     tK g%5;v  
     '(+l77G  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 XwX1i!'54  
    ^nkwT~Bya  
     @F=ZGmq  
     SK;f#quUQ  
    VirtualLab Fusion技术 A |NX"  
    |1J "r.K  
     [DGq{(O  
    b2U[W#  
     
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