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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。 c8uaZvfW  
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@:N8V[*u  
系统内光栅建模 4 &bmt  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 F2N"aQ&  
 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。 NI?O  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 MBWoPK  
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附着光栅堆栈 %1?t)Bg  
%' DO FiU  
 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)。 ,=)DykP  
 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。 ?8~l+m6s$  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 kV'zA F v  
 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)。 [ V.67_~  
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堆栈的方向 Vn#}f=u\  
%]P{)*y-?  
堆栈的方向可以用两种方式指定: >|3Y+X  
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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)。 9\8ektq}Z  
mERkC,$  
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。 ZqclmCi  
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基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 j2G^sj"|  
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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。 Xt$qjtVM  
 然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 h8/tKyr8(  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 bB<S4@jF8z  
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高级选项和信息 & AK\Pw)  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 }83 8F&  
 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 K~:SLCv E%  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 (wu'FFJp#  
 如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 d(^8#4  
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k| OM?\  
结构分解 f0P,j~]  
b ri[&=  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 Zj[m  
 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 S(.J  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 xd{.\!q.  
 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 ,$`} Rf<  
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光栅级次通道选择 c#x~x  
0er| QC  
 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。 j&Hui>~  
 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。 82FEl~,^E  
 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)。 &0kr[Ik.  
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O.jm{x!m  
Z"c-Ly{vEj  
光栅的角度响应 =|J*9z;  
 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]WVp*R  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 4L>8RiiQE;  
 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。 ;?q(8^A  
 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。  8s22VL  
ObM/~{rKx  
'A|c\sy  
0d2RB^"i  
例:谐振波导光栅的角响应 OcUj_Zd  
NrS+N;i  
-aBhN~  
z#G\D5yX[*  
谐振波导光栅的角响应 o|>=< l  
qGq]E `O  
f\5w@nX  
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