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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 Wu;|(2I  
    s!fY^3  
    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。 lLFBop  
    Y+`-~ 88  
    4N=Ie}_`  
     i|{nj\6w^  
    设计任务 DMZ aMY|  
    n*4X/K  
    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 )MW}!U9G  
    3$yL+%i  
     \bQ!> l\  
    G$`4.,g  
    光栅级次分析模块设置 ?BvI/H5d  
                           x[~OVG0M*  
    Fj('l  
    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。 o9d$ 4s@/  
    bYB}A :  
    7b%Cl   
    4S EC4yO  
    A.x}%v,E  
    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。 ^?xJpr%)  
    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。 vFC=qLz:  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 17]31  
    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。 J6Nw-qF  
    (Tb0PzA  
     zd4y5/aoS  
    衍射分束器表面 4 Wd5Goe:  
    \.|A,G=  
     T`{MQ:s  
    UKQ&TV}0  
    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。 `v2l1CQ: ^  
    XJ/ kB8  
    "{"2h>o#D}  
    >$52B9ie  
    u0hbM9U>  
     A1}+j-D7!y  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) 4l UE(#kUM  
    KY&,(z   
     Rj;e82%%N  
    R:^?6f<Z}  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 QF "&~  
     薄元近似通常产生更快的结果，当结构小于波长的5倍,可能有精度问题，。 fQ4$@  
     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。 -gGK(PIf  
    hdqls0 r  
     nJH%pBc  
    [E1|jcmQ  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 B{(l 5B6  
    Xb]?/7 X  
     arL&^]JnZ,  
    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。 ?yeC j1X  
    Z=8CbS).  
    0)a?W,+O  
    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 :FpBz~!a  
    `b'J*4|oGo  
    Q&Ahr  
    设计与评估结果 qk1D#1vl  
    相位功能设计 .: ;Hh~  
    结构设计 >&Q. .`q  
    TEA评价 BF|FW  
    FMM评估 ^WPV  
    高度标度（公差）     3g:+p  
    e-=PT 1T`  
    通用设置 ulo7d1OVkJ  
    31Mc<4zI8  
    =Fl4tY#X  
    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。 M= _CqK*  
    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。     XQ;d ew+  
    Jo+C!kc  
    4aKy]zPoE  
    纯相位传输设计     ^:ngHue8~  
    c &(,  
     ~kT{O!x}4  
    )/N! {`.9  
    结构设计 RUh{^3;~  
    u5M{s;{11r  
     J"|$V#  
    EA#!h'-s  
    ]+9:i!s  
    更深的分析 Kp;o?5H  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 ^IkMRlJh%  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率，从而改善均匀性。 =ab}.dWC  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 `2  
    Av]N.HB$  
     x^BBK'  
    t}l<#X5  
    使用TEA进行性能评估 SX;IUvVE5  
    _lqAxWH  
     $dw;Kj'\  
     }C#d;JC  
    使用FMM进行性能评估 ohk =7d.'  
    &>+Z$ZD  
     '|R|7nQAj  
    8, ^UQ5x  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 !iqz 4E  
    8!Kfe  
     SUhP e+  
    9z}kkYk  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 W#\4"'=I  
    -E"o)1Pj6C  
     ~VF,qspO  
     A???s,F_  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 e~dU "  
    -+/|  
     i%w'Cs0y  
     4HAfTQ 1G  
    VirtualLab Fusion技术  ^k=[P  
    n1h+`nsf  
     kfV}w,  
    B4=gMVp1  
     
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