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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。 e#)NYcr6  
 T  5F)  
7 =D,D+f  
;80^ GDk~S  
系统内光栅建模 U.5R3z  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 16>D?;2o(  
 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。 ZS%W/.?  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 @dUN3,}  
1Au+X3   
4BSqL!i(  
KIcIYCBz  
附着光栅堆栈 :G6aO  
LRg]'?  
 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)。 -r_,#LR!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。 d]Y;rqjue  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 d!UxFY@  
 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)。 \+#EO%sN1%  
Xl<iR]lda  
h=0a9vIXF  
     _U}vKm  
堆栈的方向 lcm3wJ'w  
v7SYWO#  
堆栈的方向可以用两种方式指定: :SS \2  
-iS^VzI|I  
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)。 *!ng)3#  
rD~/]y)t  
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。 QM#Vl19>j(  
cZQ8[I  
K^U ="  
     T{k_3[{0o  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 $Yt|XT+!&  
9e=}P L  
 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 A4!X{qUT-  
 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。 HoABo:  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 &F uPd}F  
rP3tFvOH  
I09 W=  
< j:\;mi;  
高级选项和信息 ?E"192 ,z@  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 | J3'#7  
 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。 AQUAQZc  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 7DJEx~"!2-  
 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。 (s,&,I=@  
a]u.Uqyx2w  
T0tX%_6`  
bE/|&8  
结构分解 Y7.+ Ma#|  
^x\VMd3*w  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 rJpr;QKf%  
 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。 *'-4%7C`1  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 ks0Q+YW  
 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。 v1,#7s AW'  
{Nl?  
+ +}!Gfc?s  
tTy!o=  
光栅级次通道选择 SA +d4P_T  
z< L2W",  
 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。 KEOk%'c,  
 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。 .t_t)'L  
 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)。 qLmzA@Cv  
SUc%dpXZa  
TmG);B}  
Ab@ G^SLX  
光栅的角度响应 \_`qon$9  
 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 GOc   
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 L]kBY2c  
 不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 ..} P$  
 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。 bTum|GWf  
=P(*j7=  
1B4Qj`:+0  
62sl6WWS3  
例:谐振波导光栅的角响应 <,M"kF:  
z%D7x5!,R  
J~2SGXH)^?  
1"H;Tr|  
谐振波导光栅的角响应 TF8#I28AD  
z5jw\jBD  
(.4lsKN<  
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