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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 oZQ% P  
    iQ~;to;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。 ~K&ko8  
    +pkX$yz  
    3#!}W#xv  
    &k+ jVymH  
    系统内光栅建模 DwMq  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 -M/DOTc  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 iqRk\yq<  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 ,73J#  
    ^M0e0  
    :&S6AP  
    I'Ui` :A  
    附着光栅堆栈 mG*[5?=r  
    >ZTRwy`_(  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 ?suxoP%  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 d %1j4JE{  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 Y(h86>z*w  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 \Z{6j&;  
    eG55[V<!  
    ^_0zO$z,  
    7k.=_Tl  
    堆栈的方向 V^sZXdDNL  
    x|g>Zd/n  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: C@3a/<6m  
    8b\XC%k  
    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,DG2HT  
    ~4IkQ|,  
    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。 { }Q!./5  
    >c %*:a  
    <H03i"Z/S  
    0eP7efy  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 MKMWHGN  
    VbLwhA2W}F  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 -9W)|toWb"  
     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。 lKKg n{R  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 L?:.8k`d  
    *i3\`;^=  
    V9  Z  
    !6.}{6b  
    高级选项和信息 WD.td  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 "V|&s/9  
     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。 onqfmQ,3E  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 h]W PWa)M  
     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。 T)4pLN E  
    r Z)?uqa  
    7-S?\:J  
    jMFLd  
    结构分解 noI>Fw<V  
    Ilf;Q(*$>>  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 uknX py))  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 SWwL.-+E]  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 ]c/k%] o~  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 5jMI33D  
    +8p4\l$<`  
    EGJ d:>k  
    T'C^,,if  
    光栅级次通道选择 tE=;V) %we  
    e"g=A=S  
     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。 5 1&||.  
     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。 Uphme8SX  
     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)。 aUZh_<@  
    =emcs%  
    K9 G1>*  
    ^W8kt  
    光栅的角度响应 KAkD" (!  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 g+v.rmX  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 {"e)Jj_=  
     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。 <?8 aM7W7  
     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。 yzI`&? P2  
    ^qR2!fwm<  
    L<dJWxf?D  
    H<N$z 3k  
    例:谐振波导光栅的角响应 +wPXDN#R  
    k4i*80  
    2?c##Izn  
    Hs6?4cgj  
    谐振波导光栅的角响应 )/87<Y;o  
    ~9ZW~z'  
     
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