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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 FD8d-G  
    3g3Znb  
    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。 *3(mNpi{_  
    we33GMxHl`  
    4=l$wg~;  
    mfk^t`w_  
    系统内光栅建模 2GRv%:rZ  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 50Ov>(f@7  
     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。 S0lt _~  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 xH>j  
    j HEt   
    D0X!j,Kc  
    "BC;zH:  
    附着光栅堆栈 0>ce~KU  
    ]4,eCT  
     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)。 TV?MB(mN  
     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。 8)YDUE%VH  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 "|/Q5 *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)。 {Lsl2@22  
    ]}9[ys  
    m(^nG_eX  
    CTQJ=R"  
    堆栈的方向 !WTL:dk  
    2CV?cm  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: SnY{|  
    {vp*m :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)。 rw[Ioyr-  
    9D7i>e%,;-  
    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。 g Cx#&aXS  
    $-paYQ4  
    CsN^u H  
    [-VIojs+u  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 vU9:` @beu  
    "-Wb[*U;  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 C40o_1g  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 pz]! T'  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 mTLJajE/  
    @iN"]GFjS  
    Dv~jVIXu  
    H4<Q}([w  
    高级选项和信息 M<P8u`)>4H  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 v4F+^0?  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。  upGLZ#  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 TrBW0Bn>p  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 sGc.;":  
    jW>K#vj  
    x kdC -S  
    ;*WG9Y(W  
    结构分解 664D5f#EJ  
    -s]@8VJA"  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 R$;TX^r'o&  
     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。 `Ay:;I  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 pk0{*Z?@  
     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。 $dG:29w  
    - B?c F9  
    Gr#WD=I-}  
    -,2CMS#N  
    光栅级次通道选择 z, n[}Q#u  
    %^[D+1ULb  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 HEw&'  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 !@ {sM6U  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 X!m lC51  
    &^l(RBp]0  
    Zn[ppsz|  
    <,\U,jU _  
    光栅的角度响应 "uFwsjz&B  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 UqNUX?(  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 Y(R.<LtY  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 F6aC'<#/  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 ?$l|];m)-  
    O&,8X-Ix  
    1xInU_SPf  
    tS-gaT`T  
    例:谐振波导光栅的角响应 x,ZF+vE  
    c=X+uO-  
    l>KkAA  
    -+0kay%  
    谐振波导光栅的角响应 ?wFL\C  
    Z B`d&!W>  
     
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