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2023-08-09 08:21 |
非近轴衍射分束器的设计与严格分析
摘要 f=^xU
P h]<S0/ 直接设计非近轴衍射分束器仍然是一个挑战。由于衍射角相当大,元件的特征尺寸与工作波长在相同的数量级上。因此,设计过程超出了近轴建模方法。因此,在这个例子中,迭代傅里叶变换算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始设计结构,和傅里叶模态方法(FMM)随后应用于严格的性能评估。 *X.1b! `/sNX<mp
j !*,( :u4|6? 设计任务 1gHe$dzXk ]c>@RXY' 使用近轴近似的衍射1:7×7分束器的初步设计通过严格分析,进一步优化零阶均匀性和影响 J];Sj z_>~=Mm
v +4v zyS8LZ-y9 光栅级次分析模块设置 DvH-M3 4AJ] qu r~,y3L6ic 使用常规的分束器会话2编辑器,VirtualLabFusion提供了一个指导工具,允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数。 8~(xi<"e bqbG+g
^$ Y9.IH" 4K^cj2X SXw r$)4_ 1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 lgews" 2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 yv-R<c!' 3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 {N~mDUoJ| 4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 hi,="
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}<WJR Y6j 衍射分束器表面 eDpi0htm ]1++$Ej
-jJhiaJ$< =n,;S W 为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 <ww D*t H?"M&mF
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fAJyD`]Z O_;BZzT 衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) N|i>|2EB ~IZ-:?+S^
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w 一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 44e]sT.B 薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 ,g?ny<#o 傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 l`\L@~l n qlcd[Y*B
`sm Cfh}j6 M!6Fnj 光栅级次和可编程光栅分析仪 _4>DuklH, \hX,z =
bkJ bnW= 光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 |it*w\+M K#A& P'VHga 使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 @_`r*Tb)dM q.J6'v lj/ 3}}/,pGSc 设计与评估结果 %uo8z~+ 相位功能设计 a>GA=r 结构设计 ^x&x|ckR! TEA评价 "1s ]74 FMM评估 :kHk'.V1( 高度标度(公差) St?mq* , mRx `G(u:v 通用设置 .!~ysy SLuQv?R}9 _ %mm 提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 Mzg'$]N 通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。 ;,-)Z|W @ fMlbJq W\[E 纯相位传输设计 k
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$MasYi >IQ&*Bb 结构设计 ^:?z7m R}Zaz3( Hd
Y<;C>Rs
9y\nO)\Tv X)SUFhP\ 更深的分析 @16y%]Q-E# •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 V.3#O^S •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 3R/6/+S- •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 ]}SV%*{% fp||<B
yHM29fEZk (NUXK 使用TEA进行性能评估 7h9oY<W NH/jkt&F[
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使用FMM进行性能评估 R@WW@ Of ruqE]Hx9(
lJa-O ])pX)(a 进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 E2
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@uC-dXA" w8o?wx* 进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 a:|]F| [9?]|4
NO*~C',cI/ ?_pd#W=! 进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 h<m>S,@g $_
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