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使用界面配置光栅结构
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infotek
2021-05-11 10:54
使用界面配置光栅结构
摘要
1uXtBk6
*~ &W?i
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。
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tanuP@O
UdL`.D,
=C#,aoa!
本用例展示了
......
E>'pMw
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
Iv/yIS
- 矩形光栅界面
6f1;4Jfp
- 过渡点列表界面
oY.JK
- 锯齿光栅界面
3tLh{S?uJ
- 正弦光栅界面
C|!E'8Rw
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
Rut6m5>
P"iqP|
光栅工具箱初始化
NqF-[G<
•初始化
*VRFs=
- 开始
F=P|vYL&&
光栅
#Wc)wL-Tg
通用光栅光路图
b<5:7C9z
•注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
)Fm
可直接选择特定的光路图。
}qlz^s
;H\,w/E9
>eUAHmXQ|
=G=.THRUk
光栅结构设置
Kw?,A
•首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。
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ORHC bw9
•在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
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•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
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Hss{Sb(
dR=SW0Oa{
•例如,选择第一个界面上的堆栈。
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?xG #4P<C=
堆栈编辑器
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•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
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•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。
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Y0eu^p)
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矩形光栅界面
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@wa/p`gj5w
•一种可能的界面是矩形光栅界面。
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•此类界面适用于简单二元结构的配置。
Dl"y|
•在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。
P)}:lTe
•为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
Nvew^c)x
•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。
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8?)Da&+f
矩形光栅界面
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•请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
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•所选界面在视图中以红色突出显示。
Tw`l4S&
9B%"7MVn
•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。
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•可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
i2!{.*.
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•堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
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•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
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•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。
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矩形光栅界面参数
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•矩形光栅界面由以下参数定义
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- 狭缝宽度(绝对或相对)
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- 光栅周期
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- 调制深度
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•可以选择设置横向移位和旋转。
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高级选项和信息
# K-Q/*
•在传播菜单中,有几个高级选项可用。
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•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
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•可以设置总级次数或衰逝波级次数
i4-L!<bJ
(evanescent orders)。
N0Y!
•如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
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•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
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@z,'IW74V
gGX/p6"
v0y7N_U5n
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
|_rj12.xo
•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。
m|y]j4
•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
QJTC@o
•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。
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iVl"H@m/
qI"mW@G~H
@s[bRp`gd
过渡点列表界面
aL`pvsnF
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
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•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
{.2C>p
•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。
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0O:TKgb&C.
b9v Kux
过渡点列表参数
W%wS+3Q/
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
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•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。
/U`"|3
?L $KlF Y
k~gQn:.Cx
&sllM
•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
6SmSu\lgV
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。
*?8Q:@:
•在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。
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qd.b&i
>i.+v[)#
6lhVwgy3A
高级选项及信息
e (f)?H
•同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。
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Vr^wesT\Hx
f+1]#"9i|
正弦光栅界面
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•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
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•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
j4l7Tx
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
}Bb(wP^B.
- 脊的材料:基板的材料
Gq{v)iN
- 凹槽材料:光栅前面的材料
SUx0!_f*R
S*]IR"YL
mI.*b(Irp
WFB2 Ub7
正弦光栅界面参数
<wuP*vI"h
- 正弦光栅界面也由以下参数定义:
kSJWQ
•光栅周期
hZFbiGQr\
•调制深度
6Ym[^U
- 可以选择设置横向移位和旋转。
@M,_mX
- 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。
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ZNUV Bi
o1Xk\R{
*n*OVI8L
高级选项和信息
~/NA?E-c
•同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。
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p$ko=fo-*_
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=DtM.oQ>
高级选项及信息
1S=I(n?E
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
v-l):TL+=
hcBfau; r
*L^{p.K4
锯齿光栅界面
E u@TCw8@
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
Q~]R#S
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。
\nJrjHA
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
3!d|K%J
- 脊的材料:基板的材料
a@ lK+t
- 凹槽材料:光栅前面的材料
,wq.C6;&
p#?1l/f"
9LFg":
!qcR5yk`2
锯齿光栅界面参数
F;z FKvn
•锯齿光栅界面也由以下参数定义:
rdC(+2+Ay
- 光栅周期
9 ROKueP
- 调制深度
[A3hrSw
•此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
[<%yU y
•可以选择设置横向移位和旋转。
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•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
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K=~h1qV:
UyJ5}fBJ
-_2=NA?t
高级选项和信息
C!.6:Aj
•同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
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yx-{}Yj^
探测器位置的注释
+/Z:L$C6
关于探测器位置的注释
X&McNO6"
•在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
2V
•如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。
=}V`O>
•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。
S'A~9+
•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)。
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•可以避免这些干涉效应的不良影响。
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文件信息
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QQ:2987619807
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