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2023-01-11 08:43 |
使用界面配置光栅结构
s@z{dmL 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。 bHJoEYY^ NGSS:
yP%o0n/"x 4$F:NW,v:) 本用例展示了...... +:!ScG* •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: 1wbTqc - 矩形光栅界面 E+Im~=m$ - 过渡点列表界面 K@*rVor{ - 锯齿光栅界面 XW^8A77H - 正弦光栅界面 S{ey@X( •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 qf)C%3gXI gjQ=8&i 光栅工具箱初始化
363cuRP •初始化 6I5o2i - 开始 _l<|1nH 光栅 &:q[-K@! 通用光栅光路图 N
tO? •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, D-~G|8g 可直接选择特定的光路图。 AX8gij fPOEVmj<
{:3.27jQ q`cEA<~S 光栅结构设置 5pB^Y MP •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 ]u;GNz}?
=p5?+3"@ •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 m,=)qex •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 6TY){Pw a6k(9ZF
,7t3>9-M" ,zG <7~m •例如,选择第一个界面上的堆栈。 D9,e3.?p K q/~T7Ru 堆栈编辑器 O1|B3M[P •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 ;v%Q8 •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。 xJN |w\& wInY7uBd!
Zo'/^S m;1'u;
矩形光栅界面 lD9%xCo9( P$6W`^DZ •一种可能的界面是矩形光栅界面。 2ve
lH; •此类界面适用于简单二元结构的配置。 \y[Bu^tk •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 W^003*m~~K •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 2wGF-V •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 nG!&u1* .4Iw=T_
7[4_+Q:} ZGA)r0]
P` 矩形光栅界面 B%TXw#| •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 \5t`p67Ve_ •所选界面在视图中以红色突出显示。 <"hb#Tn
7WgIhQ~ •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 JL?Cnk$! •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 +{5JDyh0
x(rd$oZO •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 U)u\1AV5 •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 hyJ
ded&D •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 W\&WS"=~ ,2RC |h^O,
CEbzJ d&NCFx
SAd97A: ;,<r|.6U 矩形光栅界面参数 I/mvQxp •矩形光栅界面由以下参数定义 wEBtre7 - 狭缝宽度(绝对或相对) i:V0fBR[> - 光栅周期 yJF 2 - 调制深度 u+I3IdU3 •可以选择设置横向移位和旋转。 <sgZ3*,A UedvA9$&;
17WNJ E}]I%fi 高级选项和信息 I~d#p ]> •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 "L9C •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 KYnW7|* •可以设置总级次数或衰逝波级次数 #=`FM:WH (evanescent orders)。 bc
`UA •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 K?5B>dv@A •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 *eHA:
A_I >(IITt
gV<0Hj X*TuQ\T •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 QN)/,=# •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。 J!=](s5| •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 Bv2z4D4f+ •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。 kb/|;! [54@i rH
g,00'z_D >&$ $(Bp 过渡点列表界面 Ul'~opf •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 .'l.7t •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 9
eSN+q •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 cEDDO&u
~bQFk?ZN+ 2(c<U6#C'l 过渡点列表参数 a"`g"ZRx •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 xDPQG`6 •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 aDm-X r N,WI{*
=?meO0]y z1Bj_u{ •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 Gl?P.BCW.& •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 X@6zI-Y% •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 :N^@a- hKk\Y{wv'
-D!#W%y8 vDu0 高级选项及信息 /Nj:!!
AN •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 PphR4 sIM '#cT4_D^lI
qPFG+~\c ~[d=s 正弦光栅界面 #JJp:S~` •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 "/4s8.dw+u •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
K^!e-Xi6 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: j33P~H~ - 脊的材料:基板的材料 6Nfof - 凹槽材料:光栅前面的材料 6.
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z xm%[}Dt]
l|@/?GaH ^}i50SG:y 正弦光栅界面参数 l}2%?d - 正弦光栅界面也由以下参数定义: jSeA%Te •光栅周期 }S~ysQwT •调制深度 p|bc=`TD - 可以选择设置横向移位和旋转。 ()@.;R.Z - 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。 !wLH&X$XT mV:RmA
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(_ 高级选项和信息 <FUqD0sQ •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。 9A/Kn]s(jj M`9orq<
Z ]7;u>2 0j
a 高级选项及信息 -!C
Y,'3 •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 GvZac [6,]9|~
:f?,]|]+- 锯齿光栅界面 1K?
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J2 •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 .T#y N\S1 •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 g:.,}L •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: qrkRD*a - 脊的材料:基板的材料 \J,- <wF - 凹槽材料:光栅前面的材料 |"Xi%CQ2 c{m
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NgE&KPj\ 9%3 r-U= 锯齿光栅界面参数 -CU7u=*b •锯齿光栅界面也由以下参数定义: u/!mN2{Rd - 光栅周期 a O"nD_7 - 调制深度 e\d5SKY •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 XvA0nEi •可以选择设置横向移位和旋转。 #czyr@ •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 UALg!M# c5B_WqjJ
T}w*K[z
$ @Q$/eL 高级选项和信息 9?g]qy,1) •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 MUCJ/GF*
|L.~Amd 探测器位置的注释 (Qx-KRH 关于探测器位置的注释 /,rF$5G, •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 aV?}+Y{# •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 mf*9^}l+Zn •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。 q5I4'6NF •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)。 ~/|unV •可以避免这些干涉效应的不良影响。 `jUS{ 3^
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