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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。 0 1rK8jX  
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Gx/Oi)&/  
\';gvr|  
系统内光栅建模 >1Ibc=}g  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 *~e?TfG  
 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。 kS);xA8s]  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 m=:9+z  
0Th&iA4  
k1~&x$G  
'rkdZ=x{  
附着光栅堆栈 CY5Z{qiX  
lTgjq:mn  
 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 ~qKY) "gG  
 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 U?Zq6_M&  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 :P~6~ K um  
 所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 JX;G<lev  
WSB 0~+  
`*R:gE=  
     Z@S3ZGe  
堆栈的方向 *i%.;Z"  
D/&o& G96  
堆栈的方向可以用两种方式指定: [}=B8#Jl-C  
45c$nuZ  
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)。 UB@+c k  
904}Jh,  
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。 FcU SE  
^\=`edN0  
^6V[=!& H  
     7`'Tbp  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 |/{=ww8|  
",; H`V  
 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 583|blL  
 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。 0S!K{xyR  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 .W!i7  
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]2KihP8z x  
_]H&,</  
高级选项和信息 K w ]=  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 8(~ h"]`!  
 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。 /nA{#HY  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 d\8l`Krs[_  
 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。 \_f(M|  
`M8i92V\qY  
?Z/V~,  
hz@bW2S.  
结构分解 W^l-Y %a/o  
9rf)gU3{+L  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 >|UOz&  
 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。 S.NPZ39}ZE  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 }K|oicpUg  
 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。 3f{3NzN  
/a4{?? #e  
64tvP^kp  
kt:! 7  
光栅级次通道选择 [7Oe3=  
uK Hxe~  
 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。 r;N|)  
 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。 HG^'I+Yn  
 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)。 AoxA+.O  
3a'<*v<xw  
VMWf>ZU  
,k3FRes3  
光栅的角度响应 q(84+{>B  
 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 b}V5VH  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 "4{r6[dn  
 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。 wFZP,fQ9l  
 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。 <RL]  
8$}<, c(  
/%^#8<=|U  
i9x+A/ o[  
例:谐振波导光栅的角响应 .$vK&k  
]t"Ss_,  
gg2( 5FPP  
3^yK!-Wp(  
谐振波导光栅的角响应 Cp0=k  
N;`n@9BF  
0</);g}  
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