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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 "\NF  
    {\P?/U6~f  
    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。 f&K}IM8& #  
    -s{R/6 :  
    g<M0|eX@~  
    #N; $  
    系统内光栅建模 .=?Sz*3  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 *hV4[=  
     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。 .8-PB*vb  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 0 9tikj1  
    rU],J!LF  
    y@q1c*|  
    2q12y Y f  
    附着光栅堆栈 4"LPJX)Q  
    ;9K[~  
     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)。 4\v~HFsv  
     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。 X8 8F>1}  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 AlUJ1^o)  
     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)。 8^i\Y;6  
    Mk<m6E$L  
    RvWFF^,.  
    L%f-L.9`u  
    堆栈的方向 [qSQ#Qzi2i  
    ,bxz]S1W  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: C:Vv!u  
    R j-jAH  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 *8/VSs  
    xOhRTxic  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 0"hiCGm'  
    6ezcS}:+  
    #sL/y  
    0(\p<qq  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 (WJV.GcP1  
    X!o@f$  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 V_jiOT!  
     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。 eVTO#R*'|  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 [;<<4k(nL  
    cY{I:MA+h@  
    !`Le`c  
    r;9z 5'  
    高级选项和信息 P> |Ef~j  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 Dp^95V@  
     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。 ^[0" vtb  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 cFw3Iw"JJ  
     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。 ,b$z!dvhl  
    t~q?lT  
    9g96 d-  
    l4zw]AYk+X  
    结构分解 5|5=Y/   
    \` &ej{  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 [~t yDLC  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 *aI~W^N3  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 vpi l$Uq  
     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。 ]/a g*F  
    Q~8y4=|#CY  
    QOd!]*W`?m  
    PaNeu1cO  
    光栅级次通道选择 W|0My0y  
     K,6OGsh  
     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。 9Kx<\)-GMD  
     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。 @bE~@4mOu  
     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)。 $ND90my  
    b1 H7  
    6oYIQ'hc  
    ,2,W^HJ  
    光栅的角度响应 %iX/y  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 (xbIUz.  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 i]dz}=j'  
     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。 'P,,<nkr|  
     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。 }{A?PHV5  
    a/:]"`)  
    v:?o3 S  
    j6H R&vIM  
    例:谐振波导光栅的角响应 Hl/7(FJqc>  
    {79qtq%W{  
    q#jEv-j.  
    ">cqt>2 A  
    谐振波导光栅的角响应 QTfu:m{  
    Tn /Ut}]O  
     
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