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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。 VgA48qZ  
fWj@e"G  
_%%yV  
7%4.b7Q  
系统内光栅建模 `y2ljIWJ  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 U+} y %3l  
 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。 uN9e:;  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 iT.|vr1HG  
\ n_3Bwd~  
RyuEHpN}  
J?IC~5*2  
附着光栅堆栈 VD/&%O8n  
=:gjz4}_8  
 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)。 |<rfvsQ.  
 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。 Aq"PG}Ic  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 !lhFKb;  
 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)。 VHW`NP 5Jl  
$T),DUYO  
t!{x<9  
     N<liS3>  
堆栈的方向 '00J~j~  
e\r7BW\Y  
堆栈的方向可以用两种方式指定: UfKkgq#  
A#35]V06  
它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 < eQ[kM  
J)*8|E9P  
请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 nW GR5*e:  
b@ 6:1x  
|{f~Ks%  
      P?J kP  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ,eXFN?CB  
| ]# +v@  
 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 4%7s259%  
 然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 YBvd q1  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 G#0,CLGN^  
=Z`0>R`  
43L|QFo  
BI.V0@qZ  
高级选项和信息 cy3M^_5B<  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 1Nj=B_T  
 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 fa{@$ppx  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 uN bIX:L,  
 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。 -!TcQzHUs  
Ek ZjO Ci  
,QvYTJ{  
@.ZL7$|d  
结构分解 QKccrAo  
y(v_-6b  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 RZh}:  
 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 zMGzReJ  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 `W"G!X-  
 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 fY_%33_I$  
PN &|8_  
v=p0 +J>  
1lcnRHO  
光栅级次通道选择 g 1@wf  
*1bzg/T<  
 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。 s.:r;%a  
 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。 Wc|z7P~',%  
 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)。 5UO k)rOf  
|I^y0Q:K  
G),db%,X2  
_- %d9@x  
光栅的角度响应 %F J#uQXZ  
 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ~`R1sSr"  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 ~@P)tl>  
 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。 Rd%0\ B  
 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。 (Es{la G  
Ttv'k*$cP  
C9jbv/c  
>a=d;  
例:谐振波导光栅的角响应 \r;F2C0*i  
l>7r2;  
FkB{ SC J  
GwQn;gkF  
谐振波导光栅的角响应 yvxl_*Ds8  
dJl^ADX[@  
nwf7M#3d  
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