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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 JNp`@`0V  
    "(efd~.]  
    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。 x>8f#B\Mr  
    Ok`U*j  
    hTG d Uw]  
    ^Js9E  
    系统内光栅建模 ^LU[{HZV  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 uBE,z>/,;  
     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。 H4:TYh  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 sId5pY!  
    , ;d9uG2  
    O[L8(+Sn  
    f A,+qs  
    附着光栅堆栈 NUnP'X=J,  
    3N*Shzusbt  
     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)。 "tj#P  
     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。 x b0+4w|  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 =hs@W)-O  
     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_gj >  
    _@OYC<  
    kN$70N7I;  
    Mc}x]j`f  
    堆栈的方向 kx=AX*I  
    tJu<#h X  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: Y+jKP*ri  
    kTk?[BK  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 Np-D:G  
    Ksp;bfe  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 iE Oyc59  
    *tO<wp&  
    ~Op1NE  
    qJ/C*Wqic  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ww,c)$  
    l46F3C|  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 lhI;K4#  
     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。 6+u'Tcb  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 Ii,:+o%  
    e"CLhaT  
    jFXU xf  
    UJH{vjIv  
    高级选项和信息 Ji!-G4.n"  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 -0X> y  
     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。 J9 =gv0  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 @ tIB'|O  
     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。 I7~|!d6  
    L&N"&\K2U  
    %KA/  
    E&+ ^H on  
    结构分解 .;:xx~G_Q  
    r9Z/y*q  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 'MUrszOO.e  
     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。 CN=&Je%I  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 uJOW%|ZN`  
     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。 eI}VHBAz  
    h0 Sf=[>z  
    eFio,  
    E%^28}dN  
    光栅级次通道选择 0uz"}v)  
    <n\.S  
     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。 [KH?5 C  
     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。 mvgm o  
     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)。 h2%:;phH  
    /=@vG Vp6  
    RNdnlD#P  
    Wn^^Q5U#  
    光栅的角度响应 ]K7  64}  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 |&Pl4P  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 A,{D9-%  
     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。 B0i}Y-Z  
     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。 >y9o&D  
    lAk1ncx  
    AuTplO0_rE  
    MI(i%$R-A  
    例:谐振波导光栅的角响应 }BJ1#<  
    42CMRGv  
    GX)QIe~;qJ  
    3@] a#>  
    谐振波导光栅的角响应 1J"9r7\  
    @S7=6RKa[  
    $/TA5h  
     
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