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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 r-qe7K@p  
    /?.?1-HM  
    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。 W8W7<ml0A  
    f_k'@e{  
    80nEQT y  
    rS@/@jKZE  
    系统内光栅建模 CJ<nUIy'z  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 =2!p>>t,d;  
     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。 %&L1 3:  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 \M`qaFan5^  
    D]~K-[V?l  
    :zL)O  
    CE"/&I  
    附着光栅堆栈 Sca"LaW1  
    Nd0tR3gi7  
     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)。 Tm" H9  
     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。 J|W E&5'  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 -y.cy'$f  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 (]@S<0  
    :1+Aj (  
    Us`=^\  
    F5?S8=i  
    堆栈的方向 fD!c t;UK  
    .fWy\ r0  
    堆栈的方向可以用两种方式指定:  'z} t= ?  
    !Fl'?Kz  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 u`|%qRt  
    ` o)KG,  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 H(y`[B,}*  
    cSt)Na~C  
    Vb,V N?l  
    xpdpD  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ` GF w?G  
    6]7csOE  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 ' ]k<' `b|  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 7(@xk_Pl  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 9E7G%-  
    4  OPY  
    Q}#Je.;  
    #-yCR  
    高级选项和信息 P~ObxY|  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ;!<}oZp{  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 xmg3,bO  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 ,YD7p= PY  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 TOwqr T/  
    oSCaP,P  
    5FOMh"!z\  
    2cCiHEL#  
    结构分解 #E]K*mE'  
    &%OY"Y~bI!  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 jOGdq;|  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 `7/(sX.  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 f.w",S^  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 XIwJhsYZ'9  
    P&0eu  
    P j   
    V'vWz`#  
    光栅级次通道选择 Ge?Wm q>  
    x9YQd69  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 01A{\O1$j  
     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。 8w5}9}xF  
     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)。 ?[JP[ qS  
    </[.1&S+\  
    NW1Jr/  
    #RlZxtx.O  
    光栅的角度响应 ABCm2$<  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 (%6fMVp  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 /p !A:8  
     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。 PYCN3s#Gi  
     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。 w;lpJ B\  
    ~HmH#"VP  
    &5 "!  0  
    ed6@o4D/kf  
    例:谐振波导光栅的角响应 ?Bf>G]zx  
    s|\)Y*B`  
    %#2$B+  
    Y5aG^wE[:  
    谐振波导光栅的角响应 b1C)@gl!Z  
    SA TX_  
     
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