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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 正序阅读 楼主  发表于: 2023-10-12
    关键词: 光学系统光栅
    摘要 nO}$ 76*'0  
    mQnL<0_<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。 6.UKB<sV  
    U>1b9G"_  
    6*V8k%H  
    u:eW0Ows"  
    系统内光栅建模 [nC4/V+-  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 W\a!Q]pV  
     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。 y* rY~U#3  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 T#Fn:6_=  
    "bi  !=  
    W`5a:"Vg  
    <\Vi,,  
    附着光栅堆栈 6w@,I;   
    CCn/ udp@  
     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)。 /xF 9:r  
     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。 7NeDs$  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 dGa@<hg  
     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)。 Qv\bLR  
    O68bzi]  
    bbO+%-(X  
    uGM>C"  
    堆栈的方向 `{%-*f^  
    3 ^pYC K%  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: (A2U~j?Ry}  
    6G$/NW=L  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 vD_u[j]  
    M;V&KG Z  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 QW,cn7  
    _J` |<}?t;  
    8KZ$ F>T]>  
    y>%W;r)  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ]u~Os<   
    |c=d;+  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 E}Ljo  
     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。 7Onk!NH  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 8b{U tT  
    hl*MUD,  
    CJ0$;et  
    bd.j,4^  
    高级选项和信息 "Jf4N  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 k"0%' Y  
     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。 9x4wk*z  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 JXlTN[O  
     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。  )Kxs@F  
    RFhU#  
    Vn@A]Jx^  
    +yt6.L  
    结构分解  {`tHJ|8  
    5 Xk~,%-C  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 1V#0\1sj  
     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。 PkjT&e)  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 :fl*w""V@  
     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。 hT\p)w  
    ZDW,7b% U  
    @wg&6uQ  
    3O#~dFnp  
    光栅级次通道选择 /\6}S G;  
    $_ST:h&C  
     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。 EPQ&?[6  
     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。 oZ?IR#^  
     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)。 [O.LUR;  
    D%6ir*%T  
    I|GV :D  
    6wa<'!   
    光栅的角度响应 pHq{S;R2G  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ?aP1  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 c& 9+/JYMo  
     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。 T^rz!k{  
     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。 _HSTiJVr  
    e{c._zr,  
    u]ZqF *  
    jI@bTS o  
    例:谐振波导光栅的角响应  ]H@v  
    F! |TW6)gv  
    MBnK&GS  
    Fcu Eeca  
    谐振波导光栅的角响应 9{au leu R  
    J R 8 Z6  
     
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