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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。 gt3;Xi  
_ i )Z8#  
75`*aAZ3  
u 89u#gCAC  
系统内光栅建模 CB5 ~!nKv&  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 3AWNoXh  
 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。 P7n+@ L$  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 xN\ PQ,J  
H4'xxsx  
RltG/ZI  
PgZ~of&  
附着光栅堆栈 Y?Yix   
kI974:e42  
 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)。 !m"(SJn"  
 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。 jP6;~[rl  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 CCJ!;d;&87  
 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)。 hS4Ljyeg  
rIz"_r  
euHX7  
     ^'DrU< o  
堆栈的方向 !*wK4UcX"  
=R)9_D6I  
堆栈的方向可以用两种方式指定: 3\6 UH  
<o5+*X  
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)。 2RD os#  
Qci<cVgP  
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。 MT" 2^&R  
5fS89?/?  
<Tr_,Ya{9  
     vv,OBL~{  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 jcF/5u5e  
u]P0:)tS.  
 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 Zg%SE'kK  
 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。 5H#3PZaQ  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 ANh5-8y  
e!}R1  
&*Eyw s  
,L&Ka|N0  
高级选项和信息 'sI=*c  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 Y7)YJI  
 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。 JpDc3^B*  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 .L%_#A  
 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。 `zAo IQ  
]* -9zo0  
[Dp6q~RM  
@= )_PG  
结构分解 O&]Y.Z9,A  
u79.`,Ad&  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 u2'xM0nQ  
 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。 r7sPFM  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 Kd CPt!  
 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。 N4"%!.Y  
d; \x 'h2  
]>K%,}PS  
tsq]QTA*  
光栅级次通道选择 *nDyB. (  
uY5&93R  
 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。 Ps0'WRJnx  
 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。 I'G$:GX  
 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)。 _ I+#K M  
;ej;<7+  
%VsuG A  
[|V<e+>T/  
光栅的角度响应 Zr'VA,v  
 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ws4a(1  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 ?f[#O&#  
 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。 VN|P(S6  
 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。 H-?SlVsf  
oUR'gc :  
6Km@A M]  
u!mUUFl  
例:谐振波导光栅的角响应 RUm1;MWs  
Z<z(;)?c  
& :x_  
d_Ll,*J9  
谐振波导光栅的角响应 |eWlB\ x8  
-uenCWF\#  
Ab -uK|<  
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