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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 E88_15'3D  
    Ndx.SOj  
    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。 |+x;18  
    ]*sXISg1  
    +3]@0VM26;  
    i\},  
    系统内光栅建模 +]`MdOu  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 6H.D `"cj  
     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。 i. `S0  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 %mtW-drv>  
    ^0~?3t5  
    )I.[@#-  
    9p>3k&S  
    附着光栅堆栈 [AE]0cO@  
    w/h?, L|  
     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)。 xI}]q%V  
     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。 JgYaA*1X  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 hb_YdnG  
     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# Jk  
    ,Z&"@g  
    QmbD%kW`3  
    S[X bb=n  
    堆栈的方向 WvUe44&^$  
    .CQ IN]iD  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: C Ij3D"  
    v(h   
    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)。 @e$z Ej5  
    lwQI 9U[O2  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 m)=  -sD  
    /3'-+bp^=  
    H.|FEV@  
    wEQV"I  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ]*ZL>fuD|  
    B~caHG1b  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 Mf/zSQk+  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 *D*K`dk  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 S=eY`,'#R  
    q`"gT;3S  
    x_2 [+Ol  
    )z2Tm4>iql  
    高级选项和信息 h1FM)n[E7  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 <M7@JgC &  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 h&NcN-["  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 FTtYzKX(bv  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 bkLm]n3  
    F>96]71 2  
    ;W'y^jp]"  
    /".+OpL  
    结构分解 v?-pAA)ht  
    HGh`O\f8  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 ^r}^-  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 zw7=:<z=  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 O}Fp\"  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 'fy1'^VPAV  
    #-f7hg*  
    xzz[!yJjG  
    ]y2(ZTNTs  
    光栅级次通道选择 ;ZFn~!V  
    RUlM""@b  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 |A 8xy#  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 hg]\~#&-  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 l {\~I  
    ?U cW@B{  
    z,X ^;  
    ^z "90-V^  
    光栅的角度响应 YB*ZYpRVl  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 qyP@[8eH  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 & WYIfx{  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 R1&(VK{  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 hGcOk[m 4  
    ++5W_Ooep  
    Tm.(gK  
    *G.6\  
    例:谐振波导光栅的角响应 O<)"k j 7  
    BN|+2D+S  
    D?) "Z$  
    fY}e.lD  
    谐振波导光栅的角响应 :@`Ll;G  
    v,KH2 (N  
     
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