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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: 2024-07-03
    摘要 ' ?G[T28  
    .x!7  
    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。 '<D`:srV  
    to!W={S<ol  
    {9Mdt`WL  
    2v9s@k/k)6  
    系统内光栅建模 v^],loi<V  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 H'0*CiHes  
     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。 ]X: rby$  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 oiv2rOFu  
    %wjB)Mae  
    S`c]Fc  
    ?gR\A8:8  
    附着光栅堆栈 22/?JWL>  
    }1]!#yMfq  
     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)。 `,-hG  
     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。 # HM\ a  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 c_z/At;4  
     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)。 ?]\W8)  
    cUZ!;*  
    T]nR=uK6LL  
    `F2*o47|t  
    堆栈的方向 f1Yv hvWL  
    YoF\ MT]W  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: <Id1:  
    g2aT`=&Z  
    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)。 fa4951_  
    < R|)5/9  
    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。 (]}x[F9l  
    }+dM1O  
    7/&C;"  
    nG},v%  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 b>bgUDq  
    lpfwlB'~9  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 I[g?Ju >  
     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。 P )t]bS  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 Q+N7:o!;<b  
    V/(`Ek-  
     \Z\IK  
    5y(t`Fmt  
    高级选项和信息 yp[<9%Fi  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 -t%{"y  
     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。 4T==A#Z  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 G>=9gSLM  
     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。 3 ^02fy  
    5U-p'c9IC  
    *or2  
    :$M9XZ~\  
    结构分解  ko=aa5c  
    LsJs Q h  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 nc3ltT,R  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 IS,zy+w  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 K2x6R  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 Gg=aK~q6  
    #MhNdH#  
    3{Na ZIk  
    9{)Z5%Kz  
    光栅级次通道选择 s6uF5]M;2  
    g[#k.CuP  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 zB#_:(1qK  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 Mvy6"Q:  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 w8 ?Pb$Fe  
    j>$=SMc  
    tJUVw=  
    <Jwi ~I=^  
    光栅的角度响应 IvEMg2f}  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ]regi- LGU  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 y 2z{rd  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 H!unIy|  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 zyaW3th  
    Z B~l2  
    0M$#95n  
    c@RT$Q9j  
    例:谐振波导光栅的角响应 - *:p.(c  
    0n4g $JK7  
    OZ(Dpx(Q  
    N@k3$+ls  
    谐振波导光栅的角响应 +<S9E'gT3V  
    I*^5'N'  
    4^0d)+Ff  
     
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