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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;+ 1ZrJ7a7= •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。 xULcS :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 NNTUl$ (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$Ac •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^X 8? •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
5J 0Sc ZUiInO 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 'dFhZ08u}
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,Gt6cUq
<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/
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