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2023-01-11 08:43 |
使用界面配置光栅结构
1)5$,+~lL 光栅结构广泛用于光谱仪、近眼显示系统等多种应用。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态方法(FMM)以简易的方式提供对任意光栅结构的严格分析。在光栅工具箱中,可以通过使用堆栈内的各种接口或/和介质来配置光栅结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面是人性化的,并且可用于生成更复杂的光栅结构。 本用例中,介绍了基于界面的光栅结构的配置具体操作流程。 O]'2<; dz!m8D0 G.`},c;A- SP/'4m 本用例展示了...... ~d\^ynQ •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: Lv#0-+]$Bt - 矩形光栅界面 kc(m.k!|f\ - 过渡点列表界面 &gKDw!al - 锯齿光栅界面 `]^W#6l - 正弦光栅界面 !o1IpTN •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 p=odyf1hK V>/,&~0 光栅工具箱初始化 qsQ{`E0 •初始化 7hTpjox2 - 开始 ea]qX6)UZ 光栅 6%}`!_N<Mc 通用光栅光路图 .>z1BP:( •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, ?U+hse3e~ 可直接选择特定的光路图。 i&?\Pp;5-j t<ZBp0 Lq;T\m_de lX.-qCV"B 光栅结构设置 U8J9 #+: •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 v>j,8E D, Gv nfY •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 &>]U c%JK •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
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|m>JY L_aqr?Q •例如,选择第一个界面上的堆栈。 .$7RF!p M[~{!0Uz
g 堆栈编辑器 j1A%LS;c_ •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 J/Lf(;C_ •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 = pn;b1= `+rwx IT{c:jo1{` E*`PD<:)H 矩形光栅界面 /Ry%K4$ (qvH=VTwP •一种可能的界面是矩形光栅界面。 uAqiL>y •此类界面适用于简单二元结构的配置。 \Oq8kJ= •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 q/@+.q •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 DxwR&S{ •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。 YoW)]n &bz% @p; Li]96+C$} QS!Z*vG 矩形光栅界面 !#:5^":; •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 2]Il:>n, •所选界面在视图中以红色突出显示。 H`'a|Y \8=)X} ) •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 }8"
|q3k •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 LWm1j:0 NLK1IH# •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 =Y81h- •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 / Ws>;0 •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 :\JCxS=EW 9I]Bt=2z kl]MP}wc /AADFa Zp3-Yo w2 v@tEHRadz 矩形光栅界面参数 !p).3Kx0 •矩形光栅界面由以下参数定义 @fYVlHT%E - 狭缝宽度(绝对或相对) 51b%uz - 光栅周期 NLY=o@< - 调制深度 X!K> .r_Dg •可以选择设置横向移位和旋转。 nAWb9Yk Yi?bY |(Mxbprz SMD*9&, 高级选项和信息 +^+'.xQ •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 Y|Q(JX •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 Fz';H •可以设置总级次数或衰逝波级次数 ^;<d<V}* (evanescent orders)。 !5(DU~S*@S •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 hdCd:6 •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 ]sqLGmUL w(&EZDe
R%RxF=@ F`m}RL]g •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 >fzyD(> •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 c>K]$;} •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 PVp>L*|BZ; •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。 MGsQF #6] TDDMx |{ pT->qQ3; ;7qIm83 过渡点列表界面 !(F?`([A •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 zUL,~u •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 M,_
$s, •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。 j=irx5: sFz0:SqhE cVW7I 过渡点列表参数 u6Gqg(7hw •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 <[)-Q~Gg5 •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。 o& FOp' "H[K3 v,ZYh w @6yc^DAA •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 ZI!: •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 jeWv~JA%L| •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。 (T#$0RFq B223W_0"o ^#<L!yo^ &]o-ZZX 高级选项及信息 Bk~C$'x4 •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。 i`2SebDj'w ;7z6B|8 ]nUr E6 W :]2Tp 正弦光栅界面 HK/WO jr •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 !92e$GJ} ; •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 x^[,0?y2 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: 9y*] {IY - 脊的材料:基板的材料 d j\Z}[ - 凹槽材料:光栅前面的材料 VQHB}Y@^ C*b[J \t7yH]:>@ I;t@wbY, 正弦光栅界面参数 4n1g4c-
- 正弦光栅界面也由以下参数定义: b!@PS$BTxq •光栅周期 d#0:U
Y% ~ •调制深度 4tZ *%!I' - 可以选择设置横向移位和旋转。 adP :{j - 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。 UA8hYWRP Mqd'XU0L -{cmi,oy 7?=^0?a 高级选项和信息 gQ{ #C' •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。 .U0Gm_c0 p3U)J&]c6 JPqd}:u3 r&
a[? 高级选项及信息 =%7drBo D •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 t<##0#xS. T ?[28| |ky40[C 锯齿光栅界面 cpjwc@UMe •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 ,~d0R4) •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 ?.VKVTX^ •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: F<I*?${[ - 脊的材料:基板的材料 n>ui'}L - 凹槽材料:光栅前面的材料 GJ*IH9YR L?[m$l!T} VC88re` K'ZNIRr/C 锯齿光栅界面参数 * hs&^G •锯齿光栅界面也由以下参数定义: [;z\bV<S - 光栅周期 Vn^GJ'^ - 调制深度 jU&m*0nL •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 e-ta 7R4 •可以选择设置横向移位和旋转。 U.<j2Kum •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 Rs<q^w] s-"KABEE d%8n -O *_+8f 高级选项和信息 9!_,A d;3 •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 _X4Y1zh K<J,n!zc 探测器位置的注释 ~b~Tq 关于探测器位置的注释 ^+P.f[ •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 zzf@U&x< •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 >
ubq{' •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。 M~2Us{ ` •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)。 dS6 $ •可以避免这些干涉效应的不良影响。 k9x[(
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