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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 E=91k.  
    <sSH^J4QqX  
    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。 ]|u7P{Z"R  
    &?5me:aU  
    'K\H$<CJ  
    S VypR LVB  
    系统内光栅建模 |.;]e[&  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 K"ly\$F  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 ihekON":  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 L`(\ud  
    O:ACp<@  
    O$N;a9g  
    Gl"hn  
    附着光栅堆栈 KGc!#C  
    z]D/Qr  
     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)。 yYrFk^  
     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。 lbPn<  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 5F!i%{XQvm  
     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)。 )l.AsfW%  
    pfw`<*e'  
    {`-AIlH(  
    0O>M/ *W  
    堆栈的方向 pE%*r@p4&4  
    nw#AKtd@x  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: PPh<9$1\g  
    Q pIec\a+  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 {,1>(  
    ))<vCfuz2  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 5,-:31(j\  
    ~NLthZ (O  
    %V#MUi1  
    *IIA"tC  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 QO>';ul5  
    @pH6FXVGzt  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 Zrj#4 E1  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 a8-V`  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 F_I!qcEQ  
    R0mkEM  
    7{7Y[F0  
    %dzO*/8cWo  
    高级选项和信息 M8$e MS1  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 UZ "!lpg  
     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。 |'I>Ojm  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 IZ iS3  
     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。 1yqsE`4f  
    unKl5A[h  
    i`W~-J  
    Ni|MTE]~  
    结构分解 1.PN_9%  
    W*DK pJy  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 4O.R=c2}7>  
     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。 k_uI&,  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 LbYIRX  
     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。 !"&-k:|g  
    wLb:FB2  
    wmIe x  
    5 8 7;2  
    光栅级次通道选择 pzaU'y#PM  
    ^q#[oO  
     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。 JYmYX-  
     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。 ef_H*e  
     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)。 X Q CE`m  
    fD3'Ye<R  
    )=`DEbT  
    X6_ RlV]Sk  
    光栅的角度响应 ob'" ^LO\  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 {`e-%<  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 A?$-Uqb"  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 Hc[@c)DH  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 3 S*KjY'@  
    /8nUecr  
    `& h-+  
    7l[ @c|e  
    例:谐振波导光栅的角响应 D$>&K&  
    0rz1b6F5,  
    H1L)9oa  
    AzSu_  
    谐振波导光栅的角响应 Yl lZ5<}  
    60 cQ3.e  
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