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infotek 2023-01-11 08:43

使用界面配置光栅结构

Dcvul4Q  
光栅结构广泛用于光谱仪、近眼显示系统等多种应用。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态方法(FMM)以简易的方式提供对任意光栅结构的严格分析。在光栅工具箱中,可以通过使用堆栈内的各种接口或/和介质来配置光栅结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面是人性化的,并且可用于生成更复杂的光栅结构。 本用例中,介绍了基于界面的光栅结构的配置具体操作流程。 'w+]kt-  
z l@^[km{  
s$R /!,c  
D*%am|QL  
本用例展示了...... G%erh}0~  
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: R&Y_  
- 矩形光栅界面 Sf*)Z3f  
- 过渡点列表界面 f8]sjeY  
- 锯齿光栅界面 [tpiU'/Zl  
- 正弦光栅界面 qNQ54#  
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 'QCIKCn<  
=%X."i1A  
光栅工具箱初始化 4!/JN J  
•初始化 r%PWv0z_c  
-  开始 1MLL  
光栅 2tq2   
通用光栅光路图 I\. |\^  
•注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, tK%ie\  
    可直接选择特定的光路图。 %":3xj'EEI  
@V%\Gspv  
UCLM*`M  
i.Rl&t  
光栅结构设置 #d-({blo<  
•首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 y&NqVR=   
 ,&hv x  
•在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 ^PZ[;F40  
•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 1B~O!']N<  
=?RI`}vw_H  
x0 )V o]r  
E]@&<TFq  
•例如,选择第一个界面上的堆栈。 (9]Uuvfp6"  
<7^|@L 6  
堆栈编辑器 +:FXtO>n"  
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 :; +!ID_  
•VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 ]8p{A#1  
<Ua~+U(FR0  
u"v7shRp:  
YN8x|DLi?  
矩形光栅界面 )eyzHB,H  
U#3N90,N=  
•一种可能的界面是矩形光栅界面。 Z.\q$U7'9  
•此类界面适用于简单二元结构的配置。 fkxkf^g)  
•在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 #A/OGi  
•为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 s@\3|e5g  
•在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 v)5;~.+%  
LDlYLs F9  
-b-a21,m>  
J>Ar(p  
矩形光栅界面 N<)CG,/w[M  
•请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 2 2v"?*  
•所选界面在视图中以红色突出显示。 \dk1a  
YdhTjvx  
•此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 hi8q?4jE  
•可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 f8Hq&_Pn   
.(@=L1C<}J  
•堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 (p{X.X+  
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 Z0<Vss  
•如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 2/?Zp=|j\  
lJK]S=cd  
AzU:Dxr>.G  
\Id8X`,eD  
G@7^M}  
     7P{= Pv+  
矩形光栅界面参数 5{! fa  
•矩形光栅界面由以下参数定义 '}hSh  
- 狭缝宽度(绝对或相对) u3h(EAH>  
- 光栅周期 ,cxqr3 o  
- 调制深度 lS=YnMs6a  
•可以选择设置横向移位和旋转。 v^C\ GDH  
^%\a,~  
+Y?Tri  
RRO@r}A!y  
高级选项和信息 !.R-|<2|6  
•在传播菜单中,有几个高级选项可用。 A[P7hMn  
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 ~A0AB `7  
•可以设置总级次数或衰逝波级次数 f} c;s  
    (evanescent orders)。 /E6)>y66  
•如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 lO@-*m$  
•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 I"]E}nd)  
2tz4Ag  
6C$+D  
     h%j4(v}r{C  
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 rVabkwYD  
•层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 #c|l|Xvq2  
•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 }cz58%  
•分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 br\3}  
m0G"Aj  
IQBL;=.J.  
     u8"s#%>N y  
过渡点列表界面 v8-szW).  
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 m]DP{-s4  
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 ;8H&FsR  
•同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 u/tJ])~@  
yK{P%oh)  
:$Cm]RZ  
过渡点列表参数 #o&T$D5  
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 <@7j37,R7V  
•上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 Wi$?k {C  
$I5|rB/4?  
X[J<OTj`$  
     WGV]O|  
•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 `_ ^I 2  
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。 [CHN3&l-5S  
•在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 z{R Mb  
 o]0E  
,5 8-h?B0v  
0o/;cBH  
高级选项及信息 p&}m')  
•同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 ? ~ybFrc  
>u%Bn \G  
=YM  
Vb 36R _u  
正弦光栅界面 S*r }oX0  
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 kU:Q&[/jzH  
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 4gZR!J  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: b?k,_; \  
- 脊的材料:基板的材料 ?(s9dS,7wZ  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 319 4]  
r0z8?  
E:}s 6l  
     JNU9RxR  
正弦光栅界面参数 /p-k'387  
- 正弦光栅界面也由以下参数定义: aV f sF|,  
•光栅周期 } %3;j5 ;6  
•调制深度 BDp(&=ktq  
- 可以选择设置横向移位和旋转。 NX8w(~r,:  
- 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。 ml~ )7J  
RCkmxO;b&  
yFo8 x[  
     KYhL}C+  
高级选项和信息 +o.#']}Pl  
•同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 a#0*#&?7@  
*<9M|H~  
h\C1:0x{  
D$hK  
高级选项及信息 c3fd6Je5  
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 $7-4pW$y  
eT F s9$  
JpQV7}$  
锯齿光栅界面 K/&  
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 g6q[ I8  
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。 %*L8W*V  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: Ornm3%p+e  
- 脊的材料:基板的材料 SM}& @cJ  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 0s4]eEXH  
+5ql`C  
<95*z @  
y_IF{%i  
锯齿光栅界面参数 i;2V   
•锯齿光栅界面也由以下参数定义: 2$Z4 >!  
- 光栅周期 ud(w0eX  
- 调制深度 Lz- (1~o  
•此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 7n#Mh-vq  
•可以选择设置横向移位和旋转。 -P]onD  
•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 5N>L|J2  
uN&49o  
J@N q  
     yX\~ {%  
高级选项和信息 1 RyvPP  
•同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 m]++ !  
K`R  
探测器位置的注释 )q+;+J`>  
关于探测器位置的注释 )=h+5Z>E1  
•在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 e58tf3  
•如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 `?"[u" *  
•但是,完美的平面和平行基板可能会产生一些干涉效应,而实际情况并非如此。 -A8CW9|mk  
•因此,为了计算光栅效率,应将探测器设置在基板材料内(同样适用于大多数光栅评估软件)。 n\scOM)3  
•可以避免这些干涉效应的不良影响。 k1^&;}/f:  
BfvvJh_  
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