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    [技术]用于一般光学系统的光栅元件 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-10-12
    关键词: 光学系统光栅
    摘要 X=)Ue  
    !qPVC\l  
    光栅光学中最常用的衍射元件之一。如今,它们经常被用于复杂的系统中,并与其他元件一起工作。在这种情况下,非常需要将光栅不仅仅是作为孤立的元件来模拟,而是与系统的其余部分结合,以评估整个系统性能。VirtualLab Fusion提供了一个独特的光栅元件,允许在光路中轻松地包含各种不同形状的光栅,无论是一维周期光栅(层状),二维周期光栅,或体(布拉格)光栅。本用例介绍了该元件的功能,包括光栅级次的设置和堆栈的定位。 u5^fiw]C  
    A\Rkt;:  
    ko\VDyt,  
    p@]\ N  
    系统内光栅建模 >oi`%V  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 MjCD;I:C.  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 !a?$  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 57IAH$n8o  
    BYt#aqf  
    T6MlKcw,t  
    '&,$"QXwE  
    附着光栅堆栈 %cMX]U  
    FOiwB^$ >  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 nsFOtOdd  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 4hdxqI!y2  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 :4s{?IY)l  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 Gqq%q!k&1  
    XB,  2+  
    (&R /ns~  
    e9/:q"*)/  
    堆栈的方向 DdDO.@-Z  
    uu L"o  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: = #]^H c  
    O@r%G0Jge  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 x!GHUz*:uz  
    W1S7%6y_1  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 wYy=Tl-N  
    =Tv|kJ| j  
    '<_nL8A^  
    S~L$sqt  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 -(9>{!",J  
    - &u]B$  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 mne4uW  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 `Yn:fL7S  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 |kJ'FZZd  
    8A/"ia  
    }&A!h  
    i"mN0%   
    高级选项和信息 KDr?<"2L  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 nNJU@<|{*  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 @\0U`*]^)  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 a@:(L"Or  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 ZHT_o\  
    8qGK"%{ ~  
    HwTb753  
    #DK@&Gv  
    结构分解 CY~]lQ  
    &nkYJi(!  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 .CGPG,\2  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 @9_H4V  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 <[mT*  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 .l?sYe64S  
    +(n&>7 5  
    r >bMx~a]  
    aphfzo  
    光栅级次通道选择 ..BIoSrj  
    -X+G_rY  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 <,!8xp7,~  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 IzVb  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 kN(*.Q|VZ  
    6.%M:j0 0E  
    kI7c22OJ  
    "B`k  
    光栅的角度响应 ROcI.tL  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 {*utke]}*  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 &V/n!|q<H  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 )!SA]>-  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 \Ps}1)wT  
    4WCWu}  
    8@;|x2=y  
    ,:6gp3  
    例:谐振波导光栅的角响应 #dy z  
    eS(hLXE!7  
    >YG1sMV-J  
    KnL-qc  
    谐振波导光栅的角响应 #r5IwyL  
    L#U-d zy\  
     
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