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使用界面配置光栅结构
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infotek
2023-01-11 08:43
使用界面配置光栅结构
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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。
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本用例展示了
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•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
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- 矩形光栅界面
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- 过渡点列表界面
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- 锯齿光栅界面
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- 正弦光栅界面
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•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
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光栅工具箱初始化
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•初始化
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- 开始
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光栅
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通用光栅光路图
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•注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
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可直接选择特定的光路图。
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光栅结构设置
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•首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。
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•在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
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•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
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•例如,选择第一个界面上的堆栈。
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堆栈编辑器
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•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
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•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。
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矩形光栅界面
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•一种可能的界面是矩形光栅界面。
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•此类界面适用于简单二元结构的配置。
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•在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。
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•为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
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•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。
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矩形光栅界面
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•请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
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•所选界面在视图中以红色突出显示。
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•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。
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•可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
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•堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
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•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
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•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。
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矩形光栅界面参数
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•矩形光栅界面由以下参数定义
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- 狭缝宽度(绝对或相对)
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- 光栅周期
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- 调制深度
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•可以选择设置横向移位和旋转。
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高级选项和信息
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•在传播菜单中,有几个高级选项可用。
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•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
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•可以设置总级次数或衰逝波级次数
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(evanescent orders)。
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•如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
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•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
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•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
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•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。
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•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
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•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。
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过渡点列表界面
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•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
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•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
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•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。
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过渡点列表参数
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•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
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•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。
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eq#x~O4
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•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
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•此处,可以定义x方向和y方向的周期。
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•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。
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高级选项及信息
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•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。
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正弦光栅界面
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•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
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•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
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•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
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- 脊的材料:基板的材料
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- 凹槽材料:光栅前面的材料
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正弦光栅界面参数
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- 正弦光栅界面也由以下参数定义:
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•光栅周期
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•调制深度
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- 可以选择设置横向移位和旋转。
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- 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。
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高级选项和信息
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•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。
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高级选项及信息
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•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
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锯齿光栅界面
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•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
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•此界面允许配置闪耀结构的光栅。
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•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
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- 脊的材料:基板的材料
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- 凹槽材料:光栅前面的材料
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yt&eY6Xp
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锯齿光栅界面参数
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•锯齿光栅界面也由以下参数定义:
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- 光栅周期
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- 调制深度
ZHshg`I`
•此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
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•可以选择设置横向移位和旋转。
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•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
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高级选项和信息
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•同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
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探测器位置的注释
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关于探测器位置的注释
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•在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
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•如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。
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•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。
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•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)。
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•可以避免这些干涉效应的不良影响。
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