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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 IQ JFL +f  
    1[Q~&QC  
    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。 H_iQR9Ak7  
    98|1K>C  
    80U(q/H%9  
    !}d_$U$  
    系统内光栅建模 ;F2"gTQS  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 r-hb]!t  
     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。 JFRbW Q0  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 4{$ L]toP  
    uE#"wm'J  
    `'rvDaP  
    -ADb5-px  
    附着光栅堆栈 <UW-fI)X  
    ?;rRR48T9E  
     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)。 Mf9x=K9  
     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。 < ?rdhx  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 t4zKI~cO  
     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)。 Fp+fZU  
    pW<l9W  
    9KL)5_6 M  
    9*a"^  
    堆栈的方向 {ZUgyGE{  
    2N&S__  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: Jk`0yJi$q  
    @ +>>TGC  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 W 6R/{H  
    n}J!?zZc  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 wWJM./y  
    FdxV#.BE  
    D'Kiy  
    :<6gP(  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ,u5iiR  
    9+'*  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 e1H2w? s  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 2Gc0pBqx  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 `! )^g/>0i  
    JPe<qf-  
    Vpxsg CS  
    ](k}B*Ab h  
    高级选项和信息 E`q)vk   
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ZY)&Fam}  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 )4FW~o<i  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 %PM8;]  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 #@cEJV;5"  
    s&W^?eKr  
    ~T\:".C  
    j-/F *P  
    结构分解 'DB'lP  
    bl8y o4  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 ^Zq3K  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 .#Lu/w' -M  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 EE~DU;p;]  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 !F)BTB7{<  
    Nf9$q| %!  
    i)M JP*  
    "IzM:  
    光栅级次通道选择 KD8,a+GL  
    T:VFyby\w  
     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。 IoxdWQ4]A  
     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。 b59NMGn  
     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)。 $G#)D^-5G  
    7HQ|3rt  
    ByW,YKMy  
    e8hwXz  
    光栅的角度响应 6;}W)S  
     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$9s} \6B  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 9y;8JO  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 *|.-y->  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 xY`$j'u  
    q=/ck  
    e`t-:~'  
    fTV3lyk  
    例:谐振波导光栅的角响应 @l&>C#K\  
    \`|OAC0a  
    $McbVn)~f  
    LVNJlRK  
    谐振波导光栅的角响应 pa6-3c  
    Qr]`flQ8  
     
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