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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 {F6hx9?  
    8II-'%S6q  
    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。 vUS$DU F  
    !9356) cV  
    )_ NQ*m  
    PQWo<Uet  
    系统内光栅建模 m0paGG  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 <\8dh(>  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 aN ). G1  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 F:n(yXA  
    7F4$k4r<  
    #lM!s  
    *oY59Yf  
    附着光栅堆栈 r9%4q4D?>9  
    [`=|^2n?  
     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)。 LV0g *ng  
     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。 Y{1IRP?S  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 p!AQ  
     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)。 QVL92"  
    NVS U)#  
    2Q|Vg*x\U  
    }pu2/44=W  
    堆栈的方向 @8DB Ln w  
    o83HR[  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: O1JGv8Nr  
    FxKH?Rl  
    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)。 NJz8ANpro$  
    uB 6`e!Q  
    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。 M86v  
    ZJP.-`U  
    GTYGm  
    RA+Y./*h  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 j Z3N+_J1  
    xRv1zHZ  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 xHJ+!   
     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。 _ Eq:Qbw#  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 F{[2|u(4  
    XsQ<ye un  
    NqkRR$O  
    6}L[7~1  
    高级选项和信息 Zul]ekv  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 |42E'zH&  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 .<u<!fL2  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 gpHI)1i'H  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 6.EfM^[  
     >pv~$  
    $* b>c:  
    M7eO5  
    结构分解 oE"!  
    6IPhy.8  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 kkyn>Wxv  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 6%U1%;  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 I = qd\  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 ZA1?'  
    >`5iq.v  
    m3F.-KPO  
    5EFow-AH  
    光栅级次通道选择 8$v17 3  
    k:m~'r8z  
     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。 uEVRk9nb  
     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。 q0`Vw%  
     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)。 mXz-#Go(  
    .#5<ZAh/?  
    viD+~j18  
    D4Uz@2_  
    光栅的角度响应 u 6 la  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 OZ![9l  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 V/"0'H\"1  
     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。 .oaW#f}0P  
     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。 -R~;E[ {%  
     YDi_Gl$  
    @r+ErFI  
    dI>)4()  
    例:谐振波导光栅的角响应 wCMsaW  
    #8;^ys1f  
    wy&VClT  
    @o9EX }  
    谐振波导光栅的角响应 _#f/VE  
    |]+m<Dpyr2  
     
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