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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。 =)y=39&;/  
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AZjj71UE  
^Dhu8C(  
系统内光栅建模 ]%/a'[  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 @V# wYt  
 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。 $ *^E  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 )v?-[ oR  
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'P?DZE  
k34!*(`q  
附着光栅堆栈 U?Icyn3q0  
h^6Yjy  
 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)。 =D~RIt/D  
 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。 i#y3QCNqf^  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 lw"5p)aB  
 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)。 $C !Mk  
Sk,9<@  
#5.L%F  
     4$!iw3N(  
堆栈的方向 L]HYk}oD.  
0Ku%9wh-  
堆栈的方向可以用两种方式指定: (" >gLr  
ZM%z"hO9R  
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)。 R]{AJ"p  
qP0_#l&  
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。 B>&eciY  
sZhl.[&zo  
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基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 [#R<Z+c  
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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。 s GP}>w-JZ  
 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:sK  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 R?Or=W)i  
'{:Yg3K  
Rl"" aZ  
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高级选项和信息 h}U\2$5  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 IlcFW  
 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 ep<2u x  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 afMIqQ?  
 如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 o= %Fh  
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Y(]&j`%  
jF\J+:5M  
结构分解 4%I(Z'*Cx  
Tx7YHE6{  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。  o2ndnIL  
 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 !Ax7k;T  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 _;B N;].  
 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 x6ig,N~AO  
E5M*Gs  
/N ^%=G#  
9J?G"JV?  
光栅级次通道选择 kE".v|@  
D>O{>;y[  
 可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 o " x& F  
 并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 X3:-+]6,d  
 光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 B K'!WX  
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PaEsz$mgy  
9zkR)C  
光栅的角度响应 <&o `T4  
 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 q*ZjOqj  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 1px:(8]{  
 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。 VB 8t"5  
 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。 eP3)8QC  
MQQ!@I`  
J|Lk::Ri  
$2^V#GWo  
例:谐振波导光栅的角响应 {cv,Tz[Q>  
&Sc}3UI/F  
d& @KGJ  
kvdzD6T 9  
谐振波导光栅的角响应 {nbD5 ?   
n\ma5"n0=\  
s&lZxnIjc  
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