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infotek 2023-01-11 08:43

使用界面配置光栅结构

F!N D  
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。 C'Gj\  
yniXb2iM  
-k4w$0)  
IjshxNk  
本用例展示了...... ( pDu  
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: ,sa%u Fm  
- 矩形光栅界面 w)nFH)f  
- 过渡点列表界面 PG51+#  
- 锯齿光栅界面 }fS`jq;  
- 正弦光栅界面 `f|Gw5R  
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 :!'!V>#g  
)U2cS\k'7n  
光栅工具箱初始化 4V6^@   
•初始化 2aDjt{7P  
-  开始 CXAW>VdK_  
光栅 Rhfx  
通用光栅光路图 MAv-`8@|  
•注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, ' F,.y6QU  
    可直接选择特定的光路图。 Ba8 s  
b{~64/YJ  
cs-wqxTX[$  
UPE9e   
光栅结构设置 s%6{X48vY^  
•首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 iNlY\67sW  
P( Gv|Q@  
•在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 cZb5h 9  
•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 VR'R7  
aSGZF w  
5s7C;+  
1Zr J7a7=  
•例如,选择第一个界面上的堆栈。 ><HHO (74X  
WDF;`o*3  
堆栈编辑器 ~;QzV?%  
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 iXgy/>qgT  
•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。 lTR/o  
+";<Kd-  
MEI.wJZ  
(O(X k+L  
矩形光栅界面 2[V9`r8*  
dlf nhf  
•一种可能的界面是矩形光栅界面。 ^e~m`R2fHh  
•此类界面适用于简单二元结构的配置。 LQo>wl  
•在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 &{R]v/{p]  
•为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 ([#4H3uO-  
•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。 \F;  S  
eoGGWW@[  
,zP.ch0K  
~%D=\iE  
矩形光栅界面 GV"X) tGo  
•请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 e.>>al  
•所选界面在视图中以红色突出显示。 + lNAog  
(p1}i::Y8  
•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。 Y+ Qm.  
•可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 d%(4s~y  
!iHJ!  
•堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 ;,2;J3,pA  
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 !uxma~ZH-  
•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。 xU LcS :Q  
y88lkV4a  
+gh*n,:|  
-]-?>gkN5  
xE"QX N  
     ? 3t]9z  
矩形光栅界面参数 kKHGcm^r  
•矩形光栅界面由以下参数定义 B s{n  
- 狭缝宽度(绝对或相对) x9qoS)@CM  
- 光栅周期 bkSI1m3  
- 调制深度 FG{45/0We  
•可以选择设置横向移位和旋转。 U8]BhJr$Q  
}|-Yd"$  
Cu,#w3JR  
*B0 7-  
高级选项和信息 79y'PFSms  
•在传播菜单中,有几个高级选项可用。 dFw>SYrpu  
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 8)m  
•可以设置总级次数或衰逝波级次数 N NTUl$  
    (evanescent orders)。 ;p] f5R^  
•如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 Eq82?+9  
•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 M!Wjfq ^~  
[ }1+=Ub  
+}Q@{@5w  
     :h!&.FB  
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 s4kkzTnXE3  
•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。 W>2m %q U  
•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 :WM[[LOaC  
•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。 .G/2CVMj  
kfQi}D'a  
tEC`-> |  
     1^R:[L4R`  
过渡点列表界面 3w!,@=.q  
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 t9Y?0O}/  
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 a?gziCmS?C  
•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。 9?i~4&EY  
W:TF8Onw  
<7X6ULQ  
过渡点列表参数 fo$A c  
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 z&W5@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。 mq!_/3  
n+94./Mh  
Xx;4  
     r!WXD9#  
•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 zSM;N^X8?  
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。 $9In\ x  
•在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 h}@)oSX }  
18{" @<wIs  
k\wcj^"cb  
/4_^'RB  
高级选项及信息 =j$!N# L  
•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。 DAHQ7#qfQC  
Lr;PESV  
}3xZ`vX[T  
[T>a}}@  
正弦光栅界面 pQ/ bIuq  
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 s"g"wh',  
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 1~_&XNb&  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: M>kk"tyM  
- 脊的材料:基板的材料 cPL]WI0(  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 @!MhVNS_<  
VfON{ 1g  
;+W9EbY2  
     @ApX43U(  
正弦光栅界面参数 {%cm;o[7o  
- 正弦光栅界面也由以下参数定义: wNt-mgir-Q  
•光栅周期 yccF#zU  
•调制深度 QZ:xG:qyk;  
- 可以选择设置横向移位和旋转。 m=.}}DcSs  
- 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。 8/16<yZ  
!v`C-1}70  
5J0Sc  
     ZUiI nO  
高级选项和信息 !/|^ )d^U  
•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。 Y#[>j4<T  
.)Af&+KT  
leMcY6  
QTKN6P  
高级选项及信息 $GcVI ;a  
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 ;s(uaC3  
$k= 5nJ  
ctB(c`zcY  
锯齿光栅界面 e_{!8u.+  
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 28rC>*+z  
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。 #FL\9RXy  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: ,O[Maj/ch  
- 脊的材料:基板的材料 5[{#/!LX)  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 }G50?"^u  
'dFhZ08 u}  
i9FtS7  
`4N{x.N  
锯齿光栅界面参数  #Lq{_Y  
•锯齿光栅界面也由以下参数定义: mhXSbo9w-  
- 光栅周期 YKZk/m&H  
- 调制深度 4EB&Zmg[K  
•此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 83ajok4E  
•可以选择设置横向移位和旋转。 buv*qPO  
•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 iH#b"h{w  
3-T}8VsiP  
`T \"B%  
     8iDg2_l`G  
高级选项和信息 AHA4{Zu[  
•同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 B,Gt6c Uq  
<P"4Mk7`s  
探测器位置的注释 xQetAYP`  
关于探测器位置的注释 E*F)jP,yo  
•在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 DIU9Le  
•如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 nfV32D|3  
•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。 l`}Ag8Q  
•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)。 cIIt ;q[  
•可以避免这些干涉效应的不良影响。 =b* Is,R/  
't5 I%F  
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