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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。 F`9xVnK=  
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b;B%q$sntC  
X6w6%fzOH>  
系统内光栅建模 >UTBO|95y  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 #1A.?p  
 这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 \g`\`e53?  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 vFzRg5lH  
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附着光栅堆栈 !3c\NbU  
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 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 }1L4 "}L.  
 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 R3)~?X1n  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 ) yi E@ X  
 所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 @muRxi  
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堆栈的方向 ;>U2|>5V  
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堆栈的方向可以用两种方式指定: kf\PioD8  
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它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 /e5O"@  
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请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 p;`>e>$  
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基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 \}yc`7T:L0  
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 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 >mbHy<<  
 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 ,i%Q$  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 D%[mWc@1I  
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高级选项和信息 (U D nsF  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 H5/6TX72N  
 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。 f=l rg KE  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 Fk&c=V;SU  
 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。 ].avItg  
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YH}'s>xZz  
结构分解 ydEoC$?0  
^ox=HNV  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 /cUO$m o  
 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。 >.Pnkx*  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 :^lI`9'*R  
 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。 etQCzYIhn  
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光栅级次通道选择 `{@8Vsmy:  
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 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。 w?PkO p  
 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。 `GBW%X/  
 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]|gZ&^  
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#Qw0&kM7I  
{S]}.7`l9(  
光栅的角度响应 @(w@e\Bq  
 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 )N{Pw$l_  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 +yG~T  
 不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 >a<.mU|#  
 为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 AG nxYV"p  
fC d&D  
RF$eQzW  
5:[0z5Hww  
例:谐振波导光栅的角响应 3Y4?CM&0v  
k!j5tsiR  
y-pJF{ R  
@}u*|P*  
谐振波导光栅的角响应 D(op)]8  
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