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    [技术]非近轴衍射分束器的设计与严格分析 [复制链接]

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    科学家
     
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2025-03-10
    摘要 !BjJ5m  
    u#+Is4Vh  
    直接设计非近轴衍射分束器仍然是一个挑战。由于衍射角相当大，元件的特征尺寸与工作波长在相同的数量级上。因此，设计过程超出了近轴建模方法。因此，在这个例子中，迭代傅里叶变换算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始设计结构，和傅里叶模态方法(FMM)随后应用于严格的性能评估。 S[e> 8  
    &a'mh  
    0i>>CvAl}  
     Q"s]<MtdS  
    设计任务 @M*oq2U;  
    $ vBFs]h  
    使用近轴近似的衍射1：7×7分束器的初步设计通过严格分析，进一步优化零阶均匀性和影响 A~ @x8  
    $}JWJ\-]  
     |Sv}/ P-  
    Kut@z>SK  
    光栅级次分析模块设置 w\1K.j=>|N  
                           6(/*E=bOKV  
    5 )z'=  
    使用常规的分束器会话2编辑器，VirtualLabFusion提供了一个指导工具，允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数。 ^4C djMF-E  
    >{{0odBF  
    !PfdY&.)  
    wW, n~W  
    C.RXQ`-P}  
    1. 通过应用设计带中的结构设计，所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 F):1@.S  
    2. 对于此转换，使用了薄元近似(TEA)。因此，所得到的结构与初始相位函数成正比。 'd]t@[#  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 *&~(>gNF,  
    4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构，需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 wln"g,ct  
    v(]dIH  
     {ceY:49  
    衍射分束器表面 )C$pjjo/`  
    @2~;)*  
     -VvN1G6.x?  
    x~ E\zw  
    为了进一步评估，使用了通用光栅光学设置，其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪，以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 '3=@UBs  
    m#^;V  
    AEd9H +I  
    +ZR>ul-c  
    YJ}9VY<}1K  
     A3.*d:A  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) <q`|,mc  
    c#Qlr{ES  
     K?Jo"oy7  
    t;}`~B  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 lv#L+}T  
     薄元近似通常产生更快的结果，当结构小于波长的5倍,可能有精度问题，。 0lU pil  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟，但需要更高的数值计算。 Q>I7.c-M|  
    Jo\karpb  
     F{E`MK~f_  
    RBpv40n0  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 3F$N@K~s  
    ZyV^d3F@$  
     a>&dAo}  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述，作为许多可能的输出。 MaZVGrcC  
    %zN~%mJG  
    Q"K`~QF"  
    使用可编程光栅分析仪，用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 s8;*Wt  
    z8j7K'vV1  
    y>c Yw!  
    设计与评估结果 jEm =A8q  
    相位功能设计 '26 ,.1  
    结构设计 bZ}T;!U?I  
    TEA评价 zh5ovA%  
    FMM评估 1-.(pA'  
    高度标度（公差）     jP.dQj^j&  
    t')%; N  
    通用设置 ,"5xKF+cS  
    ^*F'[!. p  
    6M[OEI5  
    提供多次运行文档，允许用户执行任意数量的设计，并提供根据特定标准筛选结果的选项。 QtLd(& !v  
    通过这种方法获得了以下三个结果：我们将对其进行进一步评估。     %>1C ($^  
    J I E0O`  
    $U'*}S  
    纯相位传输设计     'M fVZho{  
    HE-ErEtGB  
     'OU`$K7n  
    *JO%.QNg  
    结构设计 ~BgNM O;|  
    SqVh\Nn  
     :ay`Id_tm  
    w$aejz`[  
    s6!! ty;Y  
    更深的分析 C|RC9b  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 u6 4{w,  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率，从而改善均匀性。 EJ(z]M`f  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 #<vzQ\~Y  
    IO"q4(&;P4  
     EQX?Zs?C  
    ~JB4s%&  
    使用TEA进行性能评估 %-an\.a.  
    6%&DJBU!  
     < Q6  
     ?>mpUH  
    使用FMM进行性能评估 4{%-r[C9k  
    W{t- UK   
     ue -a/a  
    {*X|)nr  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 GK{~n  
    D 1(9/;9  
     oTveY  
    ^39 ?@xc@  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 1%7zCM0s  
    c LfPSA  
     ]:Pkh./  
     !*}E  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 c@$W]o"A  
    *s?C\)x  
     FLQ^J3A,I  
     W,.Exh  
    VirtualLab Fusion技术 x) R4_ 3  
    *Tq7[v{0*|  
     C^!~WFy  
     
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