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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。 Kdd5ysTQ  
0]t7(P"F6  
1`EkN0iZ  
vtf`+q  
系统内光栅建模 m9 f[nT  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 -- |L?-2k,  
 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。 \EeK<)4:  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 %;tBWyq}_  
4B=@<( H  
1cPjgBxv#  
Y\7/`ty  
附着光栅堆栈 AU H_~SY  
ndB*^nT  
 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)。 +K*_=gHF.  
 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。 F%e5j9X`  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 n%:&N   
 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)。 $t42?Z=N&z  
u69s}yZ  
$3 ~ /H"K  
     X0gWTs  
堆栈的方向 G[[<-[C]5  
++M%PF [ {  
堆栈的方向可以用两种方式指定:  ,L7:3W  
%(n^re uP  
它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 {'eF;!!Dy  
A LnE[}N6,  
请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 ;CdxKr- d  
iQ_^MzA  
\I`g[nT|  
      k8ej.  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ( G#W6  
XYsU)(;j  
 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 =OF]xpI'&a  
 然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 @c#M^:9Dc  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 [i)G:8U  
!7fVO2m T  
H;rLU9b  
}=JuC+#~n  
高级选项和信息 B#;0{  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 d<B=p&~  
 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 G .k\N(l  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 Z:s:NvFX  
 如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 WL/9r *jW  
e.ksN  
0ud>oh4WPR  
GjvTYg~  
结构分解 r:uW(<EP^  
b!xm=U  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 :*{\oqFn~$  
 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。 8NzXe 7  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 b9@VD)J0E  
 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。 bv8GJ #  
X-=J7G`\h#  
E?Ofkc$q  
v"a.%" oN8  
光栅级次通道选择 gR:21*&cz  
!2Q>   
 可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 3teanU`  
 并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 z ''-AH,  
 光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 !4l\*L  
gC qQ~lWZ  
bP,_H  
E)7ODRVbl  
光栅的角度响应 :},/ D*v  
 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 rCa2$#Z  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 k|c=O6GO  
 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。 S0<m><|kl  
 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。 Z6vm!#\  
`Gp!Y  
~ U,a?LR/  
I!1nB\l  
例:谐振波导光栅的角响应 *PVv=SU  
L/R ES  
H;O PA8\n  
cWA$O*A  
谐振波导光栅的角响应 \7Fkeo+  
>av.pJ(>  
/Aq):T T  
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