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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 O6Jn$'os1#  
    :{ Q[kYj  
    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。 wJKP=$6n_  
    @ob4y  
    |Wzdu2T  
    f=/IwMpn  
    系统内光栅建模 f hS4Gb_  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 -OPJB:7Z  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 *aT\V64  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 u?+i5=N9{  
    ae`6hW2  
    ,ThN/GkSC  
    y o |"-  
    附着光栅堆栈 >^q7:x\  
    |SfmQ;  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 eod-N}o  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 (c=.?{U  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 7C"&f *lEi  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 pwG"_|h  
    hxQx$  
    98x&2(N  
    B8sc;Z.  
    堆栈的方向 Wz]ny3K[.  
    ROc)LCA  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: 8) 1+j>OQ  
    / >q?H)6  
    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)。 D?:AHj%gW  
    aS,M=uqqK  
    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+9"?O  
    mxQPOu  
    o@!Uds0  
    MhXJ /bup  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 y m~  
    0v/}W(  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 9yt)9f  
     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。 B(TE?[ #  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 jj$D6f/mOG  
    RAps`)OR?  
    VA^yv1We  
    _2N7E#m"S  
    高级选项和信息 {i09e1  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 P UJkC  
     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。 ;:5Ahfo \  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 eNEMyv5{w4  
     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。 i,z^#b7JQ  
    8n1<nS<  
    Dq:>]4%  
    zs<2Ozv  
    结构分解 B !}/4"  
    `: R7j f  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 8'}D/4MUr  
     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。 aIXN wnq  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 MJDW-KL-  
     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。 Q?uHdmY*X  
    #D2.RN  
    Q]v><  
    S_ELV#X  
    光栅级次通道选择 -cL{9r&X  
    aHR&6zj4  
     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。 LI`H,2Km  
     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。 cU  
     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)。 $ 9%UAqk9  
    eF%>5  
    @3_[NI%  
    A`nw(f_/  
    光栅的角度响应 de<T5/  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 #i1z&b#@  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 zZ*\v  
     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。 t<DZW#  
     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。 N" =$S|Gs  
    r]<?,xx [  
    dPmtU{E<M  
    1@"os[ 9  
    例:谐振波导光栅的角响应 !x@3U^${  
    EK=PY  
    =)Z~ w`  
    4/J"}S  
    谐振波导光栅的角响应 OKO+(>A Q  
    .s8u?1b  
    IB%Hv]  
     
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