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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 tL 9e~>,`  
    [s& y_[S  
    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。 2oNPR+ -  
    u6CM RZ$  
    9Y*VzQE  
    Mz#S5 s  
    系统内光栅建模 Kk"B501  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 2* cKFv{  
     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。 8Gzs  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 [~rk`  
    ^9m^#"ZW`  
    Ts?>"@  
    !&:.Uh  
    附着光栅堆栈 [zO(V`S2  
    E t[QcB3  
     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)。 )SO1P6  
     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。 yW7S }I  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 7H@Cy}a  
     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)。 h;h,dx  
    %nK 15(  
    E*#60z7F  
    _J$p <  
    堆栈的方向 5=;I|l,  
    pJ@DHj2@  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: rD)v%vvr&`  
    1x5CsmS  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 N4JL.(m){I  
    )^a#Xn3z  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 x#xO {  
    !wufoK  
    "r(pK@h  
    V,%5 hl'&  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 a!]QD`  
    3lEU$)QA3  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 Z.#glmw^=R  
     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。 o+WrIAR  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 KPvYq?F>4  
    i /U{dzZ  
    BN> $LL  
    C=f(NpyD6  
    高级选项和信息 dg@/HLZ  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 YedipYG9;  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 W}i$f -K  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 a-A4xL.gm  
     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。 U@ QU8  
    544I#!  
    LfSU Y  
    +as\>"Cj+2  
    结构分解 *j;r|P;g  
    @G-k]IWi  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 E MbI\=>yS  
     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。 =-& iF  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 _ r)hr7  
     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。 w9h5f  
    "4- Nnm  
    "k@/Z7=  
    B=xZkc  
    光栅级次通道选择 Cjb p-  
    yxq!. 72  
     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。 by3kfY]4s  
     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。 EjCs  
     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)。 QU;C*}0Zl  
    { J%$.D(/  
    F?4'>ZW  
    VL1z$<vVXt  
    光栅的角度响应 eWs^[^c.<  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 /JY i^rZ  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 ?Qp_4<(5  
     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。 O!yn `< l  
     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。 p ;01a  
    gVWLY;c 3}  
    U9OF0=g  
    r+yLK(<zp  
    例:谐振波导光栅的角响应 tH!z7VZ  
    4r!40^:2  
    :G)x+0u  
    %'< qhGJ  
    谐振波导光栅的角响应 q/ zdd3a  
    9_dsiM7CT  
    =ZL2 0<TeH  
     
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