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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 {=Y.Z1E:  
    (oYM}#Q  
    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。 nI-^   
    Qo!/n`19  
    DKjkO5R\  
    l~/g^lN  
    系统内光栅建模 -qPYm?$  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 ~t $zypw  
     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。 hY?x14m$3  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 c&+p{hH+  
    kc3dWWPe  
    483BrFV  
    SLa\F  
    附着光栅堆栈 9K>$  
    5df~] -=0Y  
     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)。 O;N QJ$^bI  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 !;YmLJk;hN  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 * 7ki$f!  
     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)。 ]yxRaW9f  
    tr]=q9  
    JVzU'd;1!  
    {jOCz1J  
    堆栈的方向 /A U& X  
    Y6|8;2E  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: l%aiG+z%6}  
    Ol,Tw=?  
    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)。 X0=#e54  
    a!1\,.  
    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。 24TQl<H{  
    (W<n<sl:-  
    ; 7`y##  
    #1:&uC1vj  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 6$}hb|j  
    `YDe<@6'  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 n$*'J9W~  
     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。 7R 40t3  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 pZu2[  
    AeqxH1%  
    a'LM6A8~x  
    ,FvBZ.4c3=  
    高级选项和信息 YQzs0t ,  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 0L "+,  
     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。 ^K4#_H#"  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 QMGMXa   
     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。 1D42+cy  
    /7$3RV(  
    t7rz]EN  
    [@U2a$k+d  
    结构分解 :nuMakZZ  
    By|y:  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 OY'490  
     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。 *&b~cyC  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 dMAd-q5{  
     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。 p{knQ],   
    `%lgT+~T  
    \vBpH'hR,'  
    $z-zscco  
    光栅级次通道选择 Hq.ys>_  
    %&L]k>n^  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 ^^[MDjNy@  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 >&K1+FSmyJ  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 [vuqH:Ln  
    ,Db+c3  
    %KxL{ HY  
    ?@"B:#l  
    光栅的角度响应 u:+wuyu  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ^<0u~u)%T  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 &J~vXk: !  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 S ^?&a5{o  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 4%Q8>mEvT  
    F&r+"O)^-R  
    s 2t'jIB  
    ^c1%$@H  
    例:谐振波导光栅的角响应 ;<Dou7=  
    :IFTiq5a;  
    }(AgXvRq  
    +kF$I7LN  
    谐振波导光栅的角响应 bP%0T++vo  
    #4. S2m4  
     
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