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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。 8By|@LO  
uu`G 2[t  
nqLA}u4IM  
JQ"U4GVp  
系统内光栅建模 i':C)7  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 qgfi\/$6  
 这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 KZ/=IP=  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 8 @tV9+u  
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AvW:<}a,  
附着光栅堆栈 Cg(Y&Gxf.  
vh$%9ed  
 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)。 b9!FC$^J  
 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 L*:jXmUM_~  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 0\eIQp  
 所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 lv04g} W  
|j7,Mu+  
AB4(+S*LA  
     =uS9JU^E  
堆栈的方向 @H=:)* ;  
Ftr5k^!  
堆栈的方向可以用两种方式指定: v d[0X;  
i*Z" Me  
它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 !_Wi!Vr_  
3U0`,c\ao*  
请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 ynQ: > tw  
7Ve1]) u  
xU4 +|d  
     ;<ZLc TL  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 Rd#WMo2Xd  
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 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 @"^0%/2-  
 然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 4GX-ma,  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 p"KFJ  
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0E3[N:s  
高级选项和信息 VT\F]Oa#  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 I+tb[*X+  
 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 r2,.abo  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 : qd`zG3  
 如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 UdpF@Q  
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3`t%g[D1  
结构分解 ;6>2"{NW  
{?:X8&Sf  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 e4>_v('  
 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 `)T13Xv  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 rustMs2p  
 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 zem8G2#c  
n(;|q&3  
SAy=WV  
h4 T5+~rw  
光栅级次通道选择 XovRg,  
cj$[E]B3V*  
 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。 .\)U@L~  
 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。 9_Be0xgJ3^  
 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)。 6WXRP;!Q  
3=aQG'B  
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光栅的角度响应 '"SEw w  
 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 x!5'`A!W%  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 ]:XoRyIZ1[  
 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。 w n/_}]T  
 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。 #49kjv@  
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nn@-W]  
例:谐振波导光栅的角响应 +BETF;0D  
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谐振波导光栅的角响应 kmP]SO?tx  
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