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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 l7nc8K  
    P @G2F:}  
    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。 pFx7URZA  
    T5Yu+>3  
    g>cp;co9g  
    X`ee}C.D_  
    系统内光栅建模 Etj@wy/E  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 b:SjJA,HM  
     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。 !0i  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 -X3yCK?re  
    Et}S*!IS  
    9rf6,hF  
    jZx.MBVy]  
    附着光栅堆栈 XShi[7  
    V9mqJRFJ:  
     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)。 *2P%731n5  
     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。 eVGO6 2|!  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 )[oegfnn-  
     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)。 &@<Z7))  
    .nl!KzO6g  
    Arc6d5Q  
    clV3x` z  
    堆栈的方向 zmB6Y t  
    &{-r 5d23  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: TF R8  
    NwP!.  
    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:J([@\'  
    piULIZ0  
    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。 H65><38X/  
    5$$Yce=k  
    l|R BO+}  
    Y7vUdCj  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 T+1:[bqK  
    <N KmLAfX  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 ZRHK?wg'#  
     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。 Vq-W|<7C=  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 Di) %vU  
    1 etl:gcEC  
    [J{\Ke0<e1  
    Cw$0XyO  
    高级选项和信息 JJe8x4  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 \no6]xN;  
     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。 08czP-)OZ  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 E mG':K(  
     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。 lDsT?yHS`Z  
    C-)mP- |8  
    C-h9_<AwJQ  
    Q3"{v0  
    结构分解 Aqy y\G;  
    *yl?M<28  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 <fS WX>pR  
     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。 vG'6?%38  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 S3oyx#R('O  
     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。 R5Pk>-KF  
    ty ESDp%  
    #ME!G/  
    c~``)N  
    光栅级次通道选择 I-Q@v`  
    }_mVXjF  
     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。 A4uKE"WE  
     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。 Ah 2*7@U  
     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)。 A>\5fO  
    S4 j5-  
    [g<Y,0,J  
    YuXCRw9p;  
    光栅的角度响应 )d~{gPr.  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 /Fk]>|*  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 o|kiwr}Y  
     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。 Y-?0!a=e.  
     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。 & zR\Rmpt  
    / f5q9sp8  
    J tvZ~s  
    &x9>8~   
    例:谐振波导光栅的角响应 4%B0H>  
    tgyW:<iv  
    8KyRD1 (-R  
     \OJam<hZ  
    谐振波导光栅的角响应 hv0bs8h  
    n nOgmI7  
     
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