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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。 CA5T3J@vAQ  
*U- :2uf  
n`V?n  
5A+@xhRf  
系统内光栅建模 QD-`jV3  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 R6TT1Ka3c  
 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。 ^!z(IE'  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 2"c5<  
3H|drj:KV  
8erG](  
wVs"+4l<  
附着光栅堆栈 Ns]$+|  
Q%524%f$  
 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)。 GK;IY=8W  
 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。 S gssNv  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 !E|m'_x*  
 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)。 &G?"I%Vw  
lOM8%{.'_x  
#8~ygEa}  
     1Vc~Sa  
堆栈的方向 USaa#s4'  
*Q#oV}D_  
堆栈的方向可以用两种方式指定: 'bsHoO  
DP;:%L}  
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)。 E#,\[<pc  
4sW'pH  
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。 y06xl:iQwF  
?#Y:2LqPC  
H>},{ z  
     PpH ;p.-!d  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 4I .'./u  
B&_Z&H=  
 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 |6;-P&_n  
 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。 o1"N{ Eu  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 .FV^hrJxI;  
[!MS1v c;  
yz,0 S'U  
?1zGs2Qs  
高级选项和信息 1;'-$K`}  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 eoXbZ  
 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 1z0|uc  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 yPY{ZADkQ  
 如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 5W$Jxuyqj  
Sk)lT^by  
A\W) uwyN  
  ,p /{!BX  
结构分解 z' Z[mrLq  
^do6?e`?-  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 O&&_)  
 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。 7 \[fjCg\w  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 bwcr/J( Nb  
 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。 p&5>j\uJ1&  
cA|vH^:  
q VI0?B x  
aC%Q.+-t  
光栅级次通道选择 !dU$1:7  
+S[3HX7H  
 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。 $4~Z]-38#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。 ^\kH^   
 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)。 e$2P/6k>  
`34{/ }w  
8ICV"8(  
VumM`SH  
光栅的角度响应 iK+Vla`}  
 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 c8Ud<M .  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 n\V7^N  
 不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 ipl,{  
 为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 rGXUV`5Na  
-%gEND-AP  
So8 Dwz?  
!c{F{ t-a  
例:谐振波导光栅的角响应 2ZEGE+0  
|$e'y x6j  
mw}Bl; - O  
>T c\~l  
谐振波导光栅的角响应 j;7E+Yp  
!lo /L  
R dwt4A+  
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