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infotek 2022-11-01 08:43

用于一般光学系统的光栅元件

光栅是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。 VyGJ=[ ]  
*c+ (-  
@f_+=}|dc  
7D5]G-}x.  
系统内光栅建模 IPo?:1x]s  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 2jhxQL  
 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。 wj0\$NQ=x  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 )K    
?FcAXA/J{  
czd~8WgOa  
D}/vLw:v  
附着光栅堆栈 J-hbh  
Z?QC!bWb  
 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)。 ~e@z;]CiY  
 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。 V "h +L7T  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 J/*`7Pd  
 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)。 JaGtsi9%.  
H_Q+&9^/  
}pu27F)&  
     =C.$ UX  
堆栈的方向 o`*,|Nsq  
C~iL3C b  
堆栈的方向可以用两种方式指定: CzEd8jeh7  
n7-6- #  
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)。 [IhYh<i  
^DwYOo2B  
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。 X}\:_/  
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     )hfpwdQ  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 |# 2.Q:&  
BR yl4  
 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 c\ lkD-\  
 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。 ~M4;  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 ?<'}r7D   
"1 M[5\Ax  
rh}J3S5vp  
^ (zYzd  
高级选项和信息 ^$hH1H+V  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 %OOl'o"V{s  
 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 _zi|  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 wDe& 1(T^  
 如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 pg)WKbV  
:X (=z;B;N  
DlMW(4(  
kL"2=7m;  
结构分解 fS78>*K  
Ej8^Zg  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 5C5sgR C  
 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 Fy-t T]Q9  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 }Ud*TOo`  
 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 L0WN\|D  
'AS|ZRr/  
<B6H. P =  
Qjv}$`M  
光栅级次通道选择 [:SWi1cK2  
4u})+2W  
 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。 {[?(9u7R  
 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。 n]o<S+z  
 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)。 L>4"(  
68WO~*  
8NAON5.!  
C1 GKLl~  
光栅的角度响应 ^yN&ZI3P&  
 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 t=W}SH  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 D7Q$R:6|  
 不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 -fW*vE:  
 为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 0[?Xxk}s0  
fSvM(3Y<Qh  
:(*V?WI  
)cMh0SGcM1  
例:谐振波导光栅的角响应 =R$u[~Xl2X  
dk4CpN  
Iom'Y@x  
+E(L\  
谐振波导光栅的角响应 <&g,Nc'5C  
EaY?aAuS:  
>$/>#e~  
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