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2020-08-20 09:58 |
使用界面配置光栅结构
摘要
\:Q)Ef JPRl/P$ 光栅结构广泛用于光谱仪、近眼显示系统等多种应用。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态方法(FMM)以简易的方式提供对任意光栅结构的严格分析。在光栅工具箱中,可以通过使用堆栈内的各种接口或/和介质来配置光栅结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面是人性化的,并且可用于生成更复杂的光栅结构。 本用例中,介绍了基于界面的光栅结构的配置具体操作流程。 Y2}\~I0 7D<M\l8G
PXWBc\ sdrALl;w| 本用例展示了...... %kUIIHV} •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: I;9>$?t[ - 矩形光栅界面 RCKb5p9 - 过渡点列表界面 oJEind>8O - 锯齿光栅界面 BTqY_9 - 正弦光栅界面 Ahm*_E2E •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 rF'q\tJDz a(QYc?u 光栅工具箱初始化 Pi`}-GUe, •初始化 ry0P\wY} - 开始 +TL5yuA 光栅 SRyAW\*LWU 通用光栅光路图 a%cCR=s= •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, >yiK&LW^? 可直接选择特定的光路图。 g,*L P pkQEry&Z
"6o}g. ;.+sz(:hm 光栅结构设置 _46
y •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 edD1 9A
gm'8,ZL •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 jt=%oa •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 _XvSe]`f` A&XI1. j6
*Yj!f6 8 ,6J]oX •例如,选择第一个界面上的堆栈。 nB>C3e hj[&.w 堆栈编辑器 ;W 16Hr Z •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 +es|0;Z4yP •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 oK\{#<gCZ Q*&k6A"jx
W~b->F ;d5d$Np@m& 矩形光栅界面 xO3-I@ $^~dqmE2, •一种可能的界面是矩形光栅界面。 ;XAj/6pm •此类界面适用于简单二元结构的配置。 l<X8Ooan#{ •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 {5`=){ •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 J7a_a>Y •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 6)5Akyz4V pQ2'0u5w5
|%\>+/j$ *e/8uFX 矩形光栅界面 n06T6oc •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 Ct@O S227x •所选界面在视图中以红色突出显示。 +s$` kl
wB%N}bi! •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 ny++U;qi •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 [cfKvROG
V
d`}F0WD •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 D05JQ* •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 %0&c0vT •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 9S<g2v 0vYHx V
D^dos`L0b R-[t4BHn
~3'}^V\ 'jnR<>N 矩形光栅界面参数 n.L/Xp@gc •矩形光栅界面由以下参数定义 ,2>nr goM - 狭缝宽度(绝对或相对) 9=o;I;I - 光栅周期 Q95`GuI@ - 调制深度 MqKf'6z •可以选择设置横向移位和旋转。 4arqlzlo zb_nU7Eg
<4Ev3z*;Z RvXK?mL4F 高级选项和信息 Lkf}+aY •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 fY|P+{BO2 •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 H5,rp4H9 •可以设置总级次数或衰逝波级次数 8slOB>2#Y (evanescent orders)。 jXH?os% •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 CO5>Q o •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 hf('4^ f5tkv<) %
(?W[#.=7 ,'}qLor •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 rb_FBa% •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 ~[*\YN); •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 P;' xa^Y •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 n,l{1 q 0r/pZ3/
f%gdFtJ & =}pPr]Cc 过渡点列表界面 .$]%gjIBCl •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 J{w[vcf •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 @a]O(S>Ub •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 ud`!X#e~
rf\A[)<: \+3P<?hD# 过渡点列表参数 I UZ@n0/T •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 jt6q8 •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 azKiXr#_( a}p}G\b|
L`6 R aMq|xHZ •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 ]>T4\?aC •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 &)Z!A*w] •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 vw5f|Q92 0 v>*P*
_&U.DMt2 C 4Rv.m*^ B 高级选项及信息 j~;kh_ •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 sgxD5xj}4 ]38{du
==XO:P *;u'W|"/~ 正弦光栅界面 %j4AX •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 [G#PK5C •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 -RK R., •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: N)0V6q" - 脊的材料:基板的材料 .W*" C - 凹槽材料:光栅前面的材料 y(92 Th$ YZ.?
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fC<pCdsg Smc=-M} 正弦光栅界面参数 Z!eW_""wp - 正弦光栅界面也由以下参数定义: /$Ca}> •光栅周期 u301xc,N<z •调制深度 kS)azV - 可以选择设置横向移位和旋转。 KP*cb6vA - 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。 zho$g9* |9*8u>|RC
Yn+d!w<3: @;1Ym\zc 高级选项和信息 Nfo`Q0\[P •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 yR'%UpaE [,?5}'we
|J+oz7l?- DV5K)m&G 高级选项及信息 i+XHXpk •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 P+2@,?9# L[rxs[7~
L,7+26XV"B 锯齿光栅界面 JC#M,j2 •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 >Y8\I •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 sO$X5S C9 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: |g1~- - 脊的材料:基板的材料 hgPzx@ - 凹槽材料:光栅前面的材料 =4_Er{AT !U[/P6
+0
jBLLx{ Q xm:5P 锯齿光栅界面参数 (Ee5Af,4 •锯齿光栅界面也由以下参数定义: yNDplm|9* - 光栅周期 a]4h5kJ'; - 调制深度 $z
\H* •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 B$D7}=|kc •可以选择设置横向移位和旋转。 bg/a5$t
•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 .d;|iwl
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b-Xc6f x3tos!Y 高级选项和信息 /c|X:F!;X# •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 ~/m=Q<cV
8kYI ~ 探测器位置的注释 9ymx; 关于探测器位置的注释 -.t/c}a# •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 8m"(T-wb6{ •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 ;&OVV+y •但是,完美的平面和平行基板可能会产生一些干涉效应,而实际情况并非如此。 Dhze2q)o •因此,为了计算光栅效率,应将探测器设置在基板材料内(同样适用于大多数光栅评估软件)。 S!6 ? b5 •可以避免这些干涉效应的不良影响。 HF;$Wf+=J
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