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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 pFUW7jE  
    0D\b;ju<  
    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。 6z(eW]p  
    }EW@/; kC  
    mp\`9j+{  
     Y?^1=9?6  
    设计任务 ZgXn8O[a  
    i l)LkZ@  
    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 @ZD/y %e  
    nCj_4,O  
     #]BpTpRAe<  
    AIx,c1G]K  
    光栅级次分析模块设置 5T,In+~Kd  
                           'A|OVyH  
    0UHX Li47Y  
    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。 [q MFLY$  
    oQkY@)3.w  
    F$;vPAxbK"  
    1o;*`  
    @rTAbEk{U  
    1. 通过应用设计带中的结构设计，所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 ]{[8$|Mg  
    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。 6]#\|lds1  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 iTt#%Fs)4M  
    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。 VHyP@JB  
    >-~2:d\M3  
     pO~VI$7  
    衍射分束器表面 )ZU=`!4  
    xSQ0]vE  
     f +#  
    hKT]M[Pv  
    为了进一步评估，使用了通用光栅光学设置，其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪，以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 OfR\8hAY  
    \n @S.Y?P  
    (,J`!Y hS  
    w(P\+ m<%  
    CQq'x +{F  
     L?@ TF;  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) )BuS'oB  
    xTnd9'Pk`:  
     .Y.{j4[LQ  
    l Z3o3"  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 F^],p|4f  
     薄元近似通常产生更快的结果，当结构小于波长的5倍,可能有精度问题，。 ) OqQz7'  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟，但需要更高的数值计算。 x bG'![OX  
    ~N i#xa  
     .>(?c92  
    U#B,Q6~  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 NZ\aK}?~!  
    S;o U'KOY  
     xLE+"6;W  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述，作为许多可能的输出。  V/0?0VKG  
    0I.9m[<Fc  
    ZOFhX$I  
    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 ,RkL|'1l  
    b}G4eXkuj  
    ^J8sR4p#  
    设计与评估结果 u@`)u#  
    相位功能设计 }OeEv@^  
    结构设计 [;c'o5M&  
    TEA评价 G-U%  
    FMM评估 +[ _)i9a  
    高度标度（公差）     iA~b[20&  
    Dm@wTt8N(  
    通用设置 *&j)"hX  
    ~&/|J)}  
    3:$hC8  
    提供多次运行文档，允许用户执行任意数量的设计，并提供根据特定标准筛选结果的选项。 _v=@MOI/J  
    通过这种方法获得了以下三个结果：我们将对其进行进一步评估。     q%4l!gzF3  
    gT K5z.]  
    ~P*t_cpZ  
    纯相位传输设计     VV(>e@Bc4  
    2a;vLc4  
     %6`{KT?  
    J&{qe@^  
    结构设计 W{OlJRX8  
    }2Lh'0 xY  
     XpzdvR1  
    ZQvpkO7}M  
    \TG!M]D:  
    更深的分析 ^4LkKYMS  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 _nR8L`l*z  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率，从而改善均匀性。 H_'i.t 'SS  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 ~U:{~z  
    :&= TE2  
     d7A08l{  
    4C(vBKl  
    使用TEA进行性能评估 A>6 b 6  
    i0uBb%GMT  
     ^R.#n[-r2  
     JMu|$"o&{  
    使用FMM进行性能评估 L<>;E  
    'sJ=h0d_[V  
     1<]g7W  
    Wh%qvV6]  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 y D.S"  
    v{ .-x\;  
     09"C&X~  
    pb`F_->uq  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 m",wjoZe*  
    ^*C+^l&J!  
     uROt h_/  
     Q>nq~#3?  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 3Ak,M-Jp  
    <@n/[ +3  
     )2}{fFa%  
     TX]4Y953D  
    VirtualLab Fusion技术 ZLdvzH@'  
    %R5APMg1  
     ;C%40;Q  
    BQv+9(:fQB  
     
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