[技术]用于一般光学系统的光栅元件 [复制链接]

摘要 aNgJm~K0P  
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光栅是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。 aN';_tGvK  
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图片:1-22092H0111CI.png

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系统内光栅建模 =%{E^z>1  
 在一般光路中，光栅元件可以插入到系统的任何位置。 XcKyrh;i  
 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。 w ; PV &M  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 \,G19o}`Es  
Pu}PE-b  

图片:1-22092H01142612.png

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附着光栅堆栈 3V/f-l]X/  
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 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)。 DCgiTT\  
 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。 &>Z p}.V  
 参考面可以在三维系统视图中可视化，以帮助排列光栅。 85](,YYz  
 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)。 qX]ej2  
S/6I9zOP  

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堆栈的方向 |99Z& <8f  
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堆栈的方向可以用两种方式指定： h)T-7b  
!<^`Sx/+  
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)。 $]b&3_O$N8  
J|b:Zo9<f"  
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。 tmC9p6%  
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基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 \JGRd8S[  
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 作为一种惯例，往往忽略基底的影响，例如衍射效率的计算。 #J4,mFMr  
 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@i2Mz/eV  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 wqp(E+&  
$]iRfXv,l!  

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2 Xc,c*r  
高级选项和信息 #e;\Eap  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 H@8 ;6D  
 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。 q8vRUlf  
 既可以设置考虑的总级次数，也可以设置倏逝级次数。 1H,hw  
 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。 umc\x"i%  
0}aw9g  

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U_e e3KKA  
  J""N:X!1  
结构分解 HUY1nb=  
Jx= v6==7  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 wB W]w  
 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。 V~qlg1h  
 此外，还提供了有关层数和转换点数的信息。 \JEI+A PY*  
 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。 pi?U|&.1z  
<S M%M?  

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光栅级次通道选择 W= \gPCo  
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 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。 #-u?+Nk/  
 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。 D`uOBEX  
 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)。 4U1"F 7'  
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光栅的角度响应 '
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 在VirtualLab Fusion中，光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 v:$Y |mh  
 对于给定的光栅，其衍射行为与输入场有关。 &\o!-EIK8  
 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。 H"> }yD  
 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。 *S4*FH;8  
(T0%H<#+  

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~2*8pb 4  
例：谐振波导光栅的角响应 B%Spmx
8  
BpKgUwf;C  

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D2}nJFR ]  
谐振波导光栅的角响应 M0zlB{eH  
FucLcq2Z  

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