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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 x.t&NP^V)  
    A)!W VT&2A  
    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。 2/t;}pw8  
    Bi;a~qE  
    uSI@Cjp  
    t 3N}):  
    系统内光栅建模 xjnAK!sD  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 4<}@hk Y  
     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。 vv Y?8/  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 DFZ@q=ZT  
    (ot56`,k  
    ; \co{_&D  
    =ZU!i0 K  
    附着光栅堆栈 SfPQ;s'  
    "v wLj:  
     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)。 1TA!9cz0Z  
     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。 _8K8Ai-~.>  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 A0A|cJP  
     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)。 2P`./1L  
    _nzq(m1@  
    [#\OCdb*3  
    KLG.?`h:  
    堆栈的方向 ,Js_d  
    %YF /=l  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: s/J7z$NEU  
    @VOegf+N  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 FdnLxw  
    or;VmU8$zb  
    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。 gU&+^e >  
    hTZ6@i/pS  
    +&f_k@+  
    N GnE  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 n{<@-6  
    Cpd>xXZz&S  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 yr>J^Et%_  
     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。 E>*b,^J7g  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 lQ ki58.  
    _a"| :kX  
    CiHx.5TiC  
    =&"pG` x  
    高级选项和信息 $(0<T<\  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 @|ZUyat  
     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。 !E00I0W-h  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 ,*lns.|n  
     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。 $X.F=Kv  
    b9i_\  
    $$4flfx  
    !U(S?:hvW  
    结构分解 Z \ @9*  
    W"#<r  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 O3slYd&V  
     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。 im:[ViR {  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 6-?/kY6  
     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。 6OC4?#96%'  
    @pv:uON\  
    W}D[9zo/  
    O\yYCi(  
    光栅级次通道选择 ~v/` `s  
    qx >Z@o  
     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。 CP"5E?dcK  
     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。 MxGQM>  
     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)。 zN+jn  
    >yVrIko  
    x?0(K=h,  
    u\xrC\Ka  
    光栅的角度响应 0VR,I{<.{  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 -Tuk.>i)  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 fIx|0,D&7L  
     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。 ?_uan  
     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。 60>g{1]  
    ]NWcd~"b!Z  
    *n@rPr-  
    &];W#9"Z  
    例:谐振波导光栅的角响应 T72Z<h|<  
    |4aU&OX  
    -2U|G  
    <R2SV=]Sq#  
    谐振波导光栅的角响应 6,~ %  
    /-@F|,O)$n  
    1dp8'f5^  
     
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