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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 JLhp25{x  
    {<@~;iq  
    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。 y4') !e  
    ?4_;9MkN  
    ` Oi@7 /oT  
    \MU4"sXw  
    设计任务 4J  s>yP  
    ag6S"IXh  
    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 S<TfvQ\,"@  
    3; A1[E6K  
    ?~!h N,h  
    Nn$$yUkMX  
    光栅级次分析模块设置 bpkn[K"(  
                           p: o*=  
    .#X0P=  
    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 &("?6%GC  
    m+gVGK  
    ?NL2|8  
    #r1x0s40D  
    rP'oU V_  
    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。 bnlL-]]9z  
    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。 ` F)Iv:;y,  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 t5&$ y`  
    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。 ;BqX=X+#  
    1||e !W  
    &5B+8>  
    衍射分束器表面 +"<f22cS1  
    yH Cc@`1.  
    ,"D1!0  
    ' |4XyU=  
    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。 '@$?A>.cj  
    _2|,j\f;L  
    M?,;TJ7Gd  
    3yTBkFI!  
    { Z|C  
    zmdOL9"a  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) ?f%@8%px  
    .N%$I6w  
    cJt#8P  
    h.67] U7m  
     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。 G^+0</Q  
     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,。 L9x,G!  
     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。 `q F:rQ  
    iB\d `NUf  
    V@$B>HeK  
    }Iu6]?|'  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 ;G w5gK^  
    O". #B  
    1r;Q5[@  
    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。 5f1yszd  
    QPBf++|  
    C4b3ZcD2  
    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 1f}Dza9  
    V482V#BP  
    }+SnY8A=KZ  
    设计与评估结果 [ P 8e=;  
    相位功能设计 c0tv!PSw  
    结构设计 vZ*5 93C8  
    TEA评价 f1Rm9``  
    FMM评估 c^m}ep\F5L  
    高度标度(公差)
    P/^:IfuR  
    ?A]:`l_"  
    通用设置 b6#V0bDXHD  
    J&lQ,T!?B  
    Jr#ptf"Wu  
    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。 ]E,  
    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。
    ZVI.s U  
    `TAhW  
    .rwZ`MP  
    纯相位传输设计
    6}[W%S]8  
    ?:UDK?  
    42Z2Mjtk  
    ,KZ_#9[>  
    结构设计 *r[PZ{D+  
    U#YM)8;Iz  
    L> cTI2NB.  
    !sUo+Y  
    ^ng?+X>mP  
    更深的分析 $LKniK  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 q4Q1Ib-<2  
    •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。 Uh*V>HA#  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 vX&Nh"0H&  
    SeKU ?\  
    {G_ZEo#x8,  
    K o,O!T.  
    使用TEA进行性能评估 =p$1v{L8  
    )fv0H&g  
    1H%LUA  
    Ow<=K:^  
    使用FMM进行性能评估 W,}C*8{+  
    uT ngDk  
    ?PLf+S  
    LY/K ,6^a  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 vTN$SgzfCU  
    UZv^3_,qz  
    e5C560  
    NEJxd%-  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 7@5}WNr  
    d XrLeoK  
    o|$l+TC  
    j$siCsF  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 BA53   
    RoT}L#!!  
    ^ola5wD  
    WL+I)n8~  
    VirtualLab Fusion技术 3Jf_3c  
    YR^J7b\  
    *#w+*ywVZH  
    V'^Hn?1^  
     
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