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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: 07-03
    摘要 +S0aA Wal  
    4%~*}  
    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。 U~?VN!<x[  
    Q&r. wV|  
    ]-X6Cl  
    D tZ?sG  
    系统内光栅建模 2sIt~ Gn  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 :VP4:J^  
     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。 (@XQ]S}L  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 @,.D]43  
    GD.Ss9_h1  
    |;~=^a3?q  
    qH4|k 2Lm  
    附着光栅堆栈 pZ|{p{_j  
    @ !su7  
     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)。 Dch\k<Te  
     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。 B_ict)}ld  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 ; &6 {c  
     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)。 %p  
    5Z_C (5)/Y  
    85G-`T  
    2YZ>nqy  
    堆栈的方向 vq(#Ih2  
    Gl'G;F$Y-  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: /_m )D;!y  
    yYJ_;Va  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 * rlV E  
    v%T'!(0j/  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 :<zIWje  
    2)\->$Q(H  
    5xdeuBEY8  
    li3,6{S#  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 "!zJQl@  
    $k0(iFzR1  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 hJxL|5Uo  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 LJ <pE;`d  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 a-|pSe*rx  
    [A =0fg5  
    1}la)lC  
    IXtG 36O  
    高级选项和信息 ni{'V4A  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 axUj3J>  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 J$yq#LBbR@  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 \ZADY.ha  
     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。 7OmT^jV2  
    i!}k5k*Z  
    nktGO  
    .%n_{ab1  
    结构分解 -W^{)%4g  
    R]%"YQ V  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 d*{Cv2A.  
     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。 FhY#3-jH  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 &,G2<2_b  
     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。 )/ 'WboL  
    {p1`[R&n#  
    Jfr'OD2$ %  
    m0;j1-t  
    光栅级次通道选择 2LUsqL\m}.  
    {H[N|\  
     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。 lfDd%.:q4S  
     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。 J' uaZI>'  
     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)。 "|Q.{(|kO1  
    1z7+:~;l  
    k"cMAu.  
    +'g O%^{l  
    光栅的角度响应 ;]1t| td8  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 <rgK}&q  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 6 agG*x  
     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。 + GQ{{B  
     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。 z[J=WI  
    xK_UkB-$i  
    7<]&pSt=  
    G@ ot^n3  
    例:谐振波导光栅的角响应 UZs '[pm)  
    ho{%7\  
    'e]>lRZ  
    y%%VJ}'X!  
    谐振波导光栅的角响应 H(.9tuA  
    Kt*b) <  
    3v_j*wy  
     
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