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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 Mw5!9@Fc7  
    1aMBCh<}JN  
    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。 ?R{?Qv  
    6nSk,yE'hE  
    c!\y\r  
    Q}.y"|^  
    设计任务 K6oX nz}  
    LA@}{hU  
    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 +`Bn]e8O  
    s* YFN#Wuc  
    ze\~-0ks +  
    Q6W)rJ[|  
    光栅级次分析模块设置 d<b,LD^  
                           6$dm-BI  
    h+^T);h};|  
    使用常规的分束器会话2编辑器,VirtualLabFusion提供了一个指导工具,允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数 YV940A-n  
    o%9>elOju  
    1W!n"3#  
    B# H  
    O.}gG6u5  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 tx1jBh:e=  
    2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 tr/dd&(Y1  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 }Voh5*$E`  
    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。 I~qiF%?d  
    imhq*f#A[  
    8k`zMT  
    衍射分束器表面 6uXYZ.A  
    ?-84_i  
    B:r-')!0$#  
    HgBg,1  
    为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 k"7eHSy,  
    @ :4Kk 4g1  
    ?(<AT]hV:  
    # |I@`#O  
    q5W'P>  
    S7q &|nI  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) 2,;t%GB  
    Z =c@Gd  
    rpT<cCem1  
    uY~A0I5Z  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 |YFD|  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 U44H/5/  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 _z5CplO  
    uRy6~'  
    e,*[5xQ  
    /a|NGh%  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 c6m,oS^  
    Xh/av[Q  
    fx-*')  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 5l}h8So4  
    bN&da [K  
    K)@}Ok"#\4  
    使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 iP%=Wo.  
    rw2|1_AF  
    w$ {  
    设计与评估结果 6v#G'M#r  
    相位功能设计 NLGr=*dq  
    结构设计 (Qm;]?/  
    TEA评价 7$=@q|$  
    FMM评估 %4Zy1{yKs_  
    高度标度(公差)
    y21uvp'  
    wcf_5T  
    通用设置 1W[(+TZ&s  
    |]cDz  
    OP}p;(  
    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。 5,ahKB8  
    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。
     vB*oI~<  
    )x&@j4,  
    8w[EyVHA  
    纯相位传输设计
    3raA^d3!?  
    >NA7,Z2.  
    [1^wy#  
     Vb 9N~v  
    结构设计 Ds_ "m,  
    *$C[![   
    5z ^UQ q  
    Fd&!-` T?  
    j]"xck  
    更深的分析 z44~5J]  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 -$t,}3  
    •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。 <SZO- -+lB  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 p\;)^O4  
    WUS9zK  
    u/'sdt  
    b_Jq=Gk`  
    使用TEA进行性能评估 arKmc@"X  
    =>\-ma+  
    B!ibE<7,  
    >wO$Vu `t  
    使用FMM进行性能评估 h)^A3;2F  
    hyfnIb@~}  
    .<^Y E%  
    WcO,4:  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 \N , '+  
    oImgj4C2L  
    "ak9LZQ9z  
    A'QGTT  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 wKS-O%?  
    $YY)g$  
    Y*cJ4hQ  
    M03i4R@h(  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 #x@lZ!Y  
    !LOors za  
    Guw|00w,Q$  
    0&IXzEOr  
    VirtualLab Fusion技术 uE#,c\[8  
    t`YZ)>Ws  
    tK}p05nPhl  
    <-B"|u  
     
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