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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 S4o$t -9l  
    j`>^1Q  
    光栅光学中最常用的衍射元件之一。如今,它们经常被用于复杂的系统中,并与其他元件一起工作。在这种情况下,非常需要将光栅不仅仅是作为孤立的元件来模拟,而是与系统的其余部分结合,以评估整个系统性能。VirtualLab Fusion提供了一个独特的光栅元件,允许在光路中轻松地包含各种不同形状的光栅,无论是一维周期光栅(层状),二维周期光栅,或体(布拉格)光栅。本用例介绍了该元件的功能,包括光栅级次的设置和堆栈的定位。 p( LZ)7/  
    iCQ>@P]nE  
    aUopNmN  
    C NrII sJ  
    系统内光栅建模 !{%:qQiA  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 aaW]J mRb  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 E/b"RUv}h  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 0 p uY"[c  
    <[~,uR7  
    f'Mop= .  
    ,FSrn~-j9  
    附着光栅堆栈 !q"cpL'4  
    `ldz`yu6++  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 :#t*K6dz  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 Fke//- R  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 j;~%lg=)  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 5FeFN)  
    ?&+9WJ<M  
    mEAXM 1J|  
    Jh/ E@}'  
    堆栈的方向 ?h8{xa5b  
    @C8DZ5)  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: iJh!KEy~A5  
    X[$++p .  
    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)。 Q[4: xkU  
    %VNlXHO.  
    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。 aAt>QxGQW  
    cntco@  
    f>$``.O  
    2 @j";+  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 Tny> D0Z#  
    P5 <vf  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 W7No ls{  
     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。 1 OaXo!  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 V A^l+Z,d  
    $% k1fa C  
    1 jb/o5n;  
    G=9d&N  
    高级选项和信息 gXFWxT8S  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 } ?@5W,  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 R!\EK H  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 \_6OCVil  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 +>f<EPGn  
    j7QX ,_Q  
    LJlZ^kh  
    ]2SI!Ai7  
    结构分解 E>jh"|f:{  
    g{k1&|  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 PXKJ^fa  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 q>!L6h5]t  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 .d<W`%[  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 a6xj\w  
    =3xE:  
    7*o*6,/  
    &]6) LFm  
    光栅级次通道选择 {}~:&.D  
    o89( h!  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 6aft$A}XnD  
     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。 )eeN1G`rDE  
     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)。 JAc_kl{4O  
    ~:4kU/]  
    c7uG9  
    X@N$Z{  
    光栅的角度响应 IIFMYl gF  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 j V3)2C}  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 -Yi,_#3{  
     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。 }=](p-]5  
     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。 g\fhp{gWB  
    $RX'(/  
    lJ;J~>  
    p&p.Q^"ok  
    例:谐振波导光栅的角响应 (46 {r}_O  
    zk_Eb?mhwV  
    UKd'+R]  
    yc;3Id5?>  
    谐振波导光栅的角响应 NR%Y+8^M  
    {BBw$m,o  
     
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