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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 2Za ,4'  
    2zKo  
    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。 '9 e\.  
    ,<$YVXe/  
    & &" 'dL  
    FL`1yD^2  
    系统内光栅建模 w3<"g&n|  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 :'y{dbKp"  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 | 7 m5P@X  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 sB( `[5I  
    J 0Hm)*  
    p,w|=@=  
    B6ed,($&  
    附着光栅堆栈 6h2x~@  
    @P_C%}(<  
     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)。 =! N _^cb  
     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。 \5Vp6^  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 tE]5@b,R  
     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)。 mQJ4;BJw  
    #9$V 08  
    =R&)hlm  
    /&]-I$G@  
    堆栈的方向 V$dJmKg  
    2cCWQ"_,  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: Km)X_}|  
    4= Tpi`  
    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)。 5pRY&6So  
    >f\zCT%cf  
    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。 (Qk&g"I  
    731h ~x!u  
    B2~f;zy`  
    ^]$$)(jw  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 .3{[_iTM  
    3P//H8 8LY  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 aKv[  
     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。 ^\M dl  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 '7xxCj/*  
    CAUijMI@  
    S3u yn78hI  
    rI0)F  
    高级选项和信息 })20Zld}a  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 >Hi h  
     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。 Hp\Ddx >Jd  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 !2}rtDE  
     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。 9&jQ 35  
    IQ3n@  
    Z#-k.|}  
    > P<z |8  
    结构分解 [ULwzjss#L  
    j%pCuC&"  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 %p0b{P j_p  
     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。 S8O)/Sg=  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 96c"I;\GXX  
     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。 u3]Uxy  
    m!<X8d[bD  
    *(k%MTG  
    ~|&="K4,:  
    光栅级次通道选择 yeh8z:5Z O  
    'pan9PW  
     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。 BwC<rOU  
     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。 Q0pzW:=s]  
     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)。 42fprt  
    pd d|n2q  
    #2\8?UPd  
    Sv7 i! j  
    光栅的角度响应 "YJ[$TG  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 7))\'\  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 %yiD~&  
     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。 8;TAb.r  
     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。  ]nUR;8  
    ##H;Yb  
    [-\({<t3x  
    i;c'P}[K  
    例:谐振波导光栅的角响应 `gt:gx>a  
    *zq.C  
    lR:?uZ$  
    CWs: l3_yn  
    谐振波导光栅的角响应 7i8eg*Gl  
    :q^R `8;(t  
     
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