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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 LV^V`m0#  
    h;^H*Y&`  
    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。 <rO0t9OH  
    FXHcy:)}G  
    'pJ46"D@m  
    tKnvNOhn  
    系统内光栅建模 >O{[w'sWa  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 tAPr4n!  
     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@-A_=a,  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 &I&:  
    DPU%4te  
    bD&^-& G  
    *bl*R';  
    附着光栅堆栈 Z/|oCwR  
    YPjjSi:#  
     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)。 <$f7&6B  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 RjII(4Et  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 +}XFkH~  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 1@ e22\  
    sd@JQ%O  
    k63]Qf=5?N  
    Q: H`TSR]  
    堆栈的方向 y?ps+ce93  
    F~NmLm  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: }`O_  
    \m>mE/N  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 r[>=iim  
    e~Oge  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 Y7|R vLWoP  
    qoNVp7uv  
    Fp)+>o T  
    ileqI/40f  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 's.cwB: #  
    n/ \{}9   
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 l>KkK|!T^i  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 VSK!Pc.G}  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 : MOr?"  
    (QO8_  
    '7+e!>"  
    hdi/k!9[\  
    高级选项和信息 eV?._-G  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 J 8/]&Ow  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 e?Pzhh a  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 mfYY?]A*+  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 ,a:!"Z^ f  
    'T(7EL3$}  
    j{.P'5e@pZ  
    To x{Sk3L  
    结构分解 20 j9~+  
    : ryE`EhB  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 aV^wTs#2I  
     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。 >dnH  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 jTo-xP{lC  
     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。  aOS:rC  
    +=XDNSw  
    Kt(Z&@  
    W?a{3B   
    光栅级次通道选择 _[yBwh  
    ]Iku(<*Ya  
     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。 mA ^[S.!  
     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。 E%R^ kqqr  
     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)。 N;<.::x  
    K$S:V=y%r7  
    `MMh"# xN  
    v6gfyGCJ  
    光栅的角度响应 /H_,1Fu|  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 '$5.{o`s*1  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 8PWx>}XPt  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 6g/ <FM  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 NVEjUt/  
    ? o@5PL  
    ub C(%Y_k  
    _JlbVe[<  
    例:谐振波导光栅的角响应 zp"Lp>i  
    RUJkfi=$  
    Dc,h( 2  
    gW{<:6}!*  
    谐振波导光栅的角响应 EXlmIY4  
    }b9"&io  
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