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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 T'rjh"C&|  
    >BqCkyM9Kf  
    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。 Ht=$] Px  
    gAE!a Ky  
    /! ^P)yU,  
    j.c8}r&  
    系统内光栅建模 C%H9[%k  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 c" Y!$'|Q  
     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。 _dmL}t-  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 a[O6YgO  
    g_D-(J`IK,  
    $@87?Ab  
    jL4>A$  
    附着光栅堆栈 }]h \/,  
    <lld*IH  
     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)。 $U'3MEEw  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 \C\gn]Z  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 aV|k}H{wt  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 ^L O]Z  
    `Wf5  
    q`loOm=y  
    2lz {_9  
    堆栈的方向 1~qm+nET\  
    k46gY7y,9  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: iK x+6v  
    ;6<zjV7}  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 Gc5VQ^]  
    u_'nOle K  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 eti9nPjG  
    jyjQzt >\  
    rdI]\UH  
    2NR7V*A  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ?Y!U*& 7  
    p+D=}O  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 ;F,qS0lzE  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 V [4n'LcE  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 y*KC*/'"  
    4hNwKe"Ki  
    /W9 &Ke  
    %AgA -pBp  
    高级选项和信息 9UmBm#"  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ;vUxO<cKFq  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 z+6QZQk  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 D% @KRcp^b  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 #O6 EP#B  
    pU DO7Q]  
    z.59]\;U>  
    DrFur(=T  
    结构分解 FAd``9kRT  
    Gy^FrF   
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 afy/K'~  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 E.#6;HHzN  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 ^+a  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 /yt7#!tm+  
    u7(];  
    Okoo(dfM  
    tWRf'n[+]  
    光栅级次通道选择 ioWJj.%  
    #'g^Za  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 Dpj-{q7C  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 uA^hCh-js  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 8qmknJC  
    _]Ey Ea  
    p Dm K  
    4n4j=x]@  
    光栅的角度响应 NJ>,'s  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 Zr9d&|$  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 $*i7?S@~-  
     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。 cLHF9B5  
     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。 Dx0O'uwR  
    p}f-c  
    =1Ri]b  
    km}MqBQl  
    例:谐振波导光栅的角响应 2J&XNV^tJ  
    y,^";7U  
     /+N|X  
    B MY>a  
    谐振波导光栅的角响应 To">DOt  
    Vl4Z_viNH  
    >KKeV(Ur  
     
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