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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 wAR:GO'n  
    .Z QXY%g  
    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。 tMf5TiWu@  
    bU}!bol  
    b,HXD~=  
    j }^?Snq  
    系统内光栅建模 /s)It  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 {QK9pZB  
     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。 .*EP$pc  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 h*P0;V`UX  
    q{,yas7}  
    IMSm  
    $3#oA.~R/  
    附着光栅堆栈 Jl"DMUy[kW  
    e!i.u'z  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 NFIFCy!  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 Z#%77!3  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 <N 80MU L|  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 K1<l/ s  
    z9#jXC#OdN  
    DML0paOm5  
    wL0"1Ya  
    堆栈的方向 gJOswN;([  
    jT QN(a9Y  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: jaux:fU  
    n |,}   
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 E\}Q9, Z$  
    >273V+dy  
    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。 9*|An  
    @qJv  
    x~yd/ R  
    6d 8n1_  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 kS7T'[d  
    .fW`/BXE  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 oU 8o;zk0  
     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。 >y q L  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 7xT<|3 I  
    P|)SXR  
    ~u-`L+G"6  
    QaEXk5>e  
    高级选项和信息 !C0= h  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 )=D9L  
     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。 aR;Q^YJ+a  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 }@A~a`9g  
     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。 Ix5yQgnB}j  
    ?Z7C0u#wd  
    G}~b  
    %n c+VL4  
    结构分解 (C QgT3V  
    1$2Rs-J  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 B "}GAk}V  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 3vs2}IV'  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 ~GY;{  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 J5rR?[i{  
    Kd,m;S\  
    bmddh2  
    QnOa?0HL/  
    光栅级次通道选择 khu,P[3>  
    Qg oXOVo6  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 qx? lCz a"  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 aA yFu_  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 x[oYN9O  
    X:g5>is|  
    %I=J8$B]f  
    4Y/!V[  
    光栅的角度响应 Em.?  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 @',;/j80  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 "Ii!)n,  
     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。 V+K.' J ^@  
     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。 yq,5M1vR  
    _bz,G"w+:  
    XKK*RVs#  
    ^e 6(#SqR  
    例:谐振波导光栅的角响应 t[ MRyi)LF  
    bU,& |K/  
    Wl2>U(lj  
    xX>448=  
    谐振波导光栅的角响应 *:_hOOT+[  
    nz&JG~Qfm  
    @<sP1`1  
     
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