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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。 VrxQc qPr`  
BA%pY|"Q  
b-{=s +:  
k6sI L3QJ0  
系统内光栅建模 :n.f_v}6  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 ?MgUY)X  
 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。 a{qM2P(S  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 T`;%TO*Y  
A8oo@z68n>  
'~&9D:(  
LYaZ1*  
附着光栅堆栈 7]||UuF<  
&iA?+kV  
 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)。 2IKnhBSV3  
 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。 DW_1,:,?7l  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 dVi!Q@y+  
 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)。 ~==>pj  
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     O]1y0BOQ  
堆栈的方向 C0}IE,]  
v,4pp@8rv  
堆栈的方向可以用两种方式指定:  f-E( "o  
:QB<?HaS'  
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)。 Od %"B\  
n 3D;"a3  
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。 hR Ue<0o:  
2gq9k}38  
Zy(W^~NT  
     Qg[/%$x.  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 4bw4cqY;  
Db1pW=66:  
 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 /5:bvg+  
 然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 1][S#H/?  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 Y! gCMLL  
 .5y+fL  
_;UE9S%  
)XzI #iQ  
高级选项和信息 h9Y%{v  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 NH<5*I/  
 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 /|eA9 ]  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 ZfgJ.<<  
 如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 I| b2acW  
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<F=xtyl7  
7|[mz> "d  
结构分解 :X]itTrGs  
%]8qAtV^3j  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 "t_-f7fS7  
 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 `R=HKtr?  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 Dqe^E%mc  
 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 < !dqTJos  
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IuRmEL_Q_  
<c,u3cp  
光栅级次通道选择 cQ" ~\  
FcYFovS  
 可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 7El[ >  
 并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 qycI(5S,  
 光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 2h=!k|6  
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X6mqi;+  
[.S#rGYk  
光栅的角度响应 P}TI q#  
 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 cdZ~2vk  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 A0q|J/T  
 不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 uec!RKE  
 为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 s+EAB{w$  
!/3B3cG  
Qi LEL  
NZ-\h  
例:谐振波导光栅的角响应 B&.FO O  
*EZHJt9  
J~1r{5V4{  
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谐振波导光栅的角响应 eL\;Nf+Zp  
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