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2024-08-13 07:56 |
使用界面配置光栅结构
摘要 yTiqG5r ypo=y/! 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。 MGDv4cFE. G[j79o
c\MDOD%9 \l5:A]J 本用例展示了...... =lQ[%& •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: p>3'77
V - 矩形光栅界面 3>v0W@C - 过渡点列表界面 !H\GHA'DO] - 锯齿光栅界面 Y3>\;W*? - 正弦光栅界面 Pc==]H( •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 0u2uYiE-l XtdLKYET 光栅工具箱初始化 T]-~?;Jh8 •初始化 >+8I =S - 开始 P@`"MNS 光栅 l}c2l' 通用光栅光路图 a@ }r[0O •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, 4[ 0?F!% 可直接选择特定的光路图。 i]%"s_l t'x:fO?cp
aZ`agsofk @A'1D@f# 光栅结构设置 f`=T@nA •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 KdsvZim0>
,s&~U<Z •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
w{EU9C •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 N~_jiVD> 1[9j`~[([
/,$\H wQB{K3 •例如,选择第一个界面上的堆栈。 6 <S&~q %v:h]TA 堆栈编辑器 ^ZWFj?`\UV •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 ;o459L>sW •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 TFDCo_>o Vp"Ug,1
Go7hDmu +J8/,d 矩形光栅界面 v1g5( f<p4Pkv •一种可能的界面是矩形光栅界面。 bTp2)a^G •此类界面适用于简单二元结构的配置。 8Flf,"a •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 x`vs-Y:P •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 #(g+jb0E •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 bMOM`At>z g~:(EO(w
%kFELtx ^6y4!='ci 矩形光栅界面 M8j(1&(: •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 <`UG#6z8 •所选界面在视图中以红色突出显示。 @Qjl`SL%O^
sxwW9_C •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 VD3MJ 8!w •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 ?iEXFYJG
q,JA~GG •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 33*d/%N9 •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 yZ)aKwj%U •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 EZumJ." 1(7.V-(G
'Mx K}9 R:BBNzY}f
LLn{2,jfQ m{$tO;c/Q 矩形光栅界面参数 >yA,@%X •矩形光栅界面由以下参数定义 :{i$2\DH6 - 狭缝宽度(绝对或相对) {[t"O u - 光栅周期 cv*Q]F1% - 调制深度 7l#2,d4 •可以选择设置横向移位和旋转。 g
y e(/N+I Op/79]$
f{^M.G@ x\J;ZiWwW 高级选项和信息
M o"JV •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 W93JY0Ls9| •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 {~p7*j^0 •可以设置总级次数或衰逝波级次数 Ng'ZAG;O (evanescent orders)。 [cQ<dVaTX •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 ',H$zA?i •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 29iIG
'N Z'}(t,
L;--d`[ aq0iNbv@ •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 ,bVS.A'o •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 6_%]\37_Z •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 N$,/Q9h^ •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。 "0'*q<8 ^YG7dd_
b$goF
}b'g K(Q]&&< 过渡点列表界面 oGJ*Rn)Z •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 2B9i R •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 RrO0uadmn •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。 +=6RmId+X
fKTDt% o=-Vt,2{ 过渡点列表参数 $h 08Z •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 pM&]&Nk •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 -3G 4vRIo +^4BO`
8R\>FNk; B?;' lDz* •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 Qst
\b8, •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 {K45~ha9!m •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 ~[|V3h4v z/Ns5
\K?( =f4[=C$&` 高级选项及信息 't|Un G •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。 af<NMgT2s~ j\`EUC
{Ax)[<i Ew
%{ i(d 正弦光栅界面 axK6sIxx •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 b^[W_y •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 ~K~b`|1 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: *xE"8pN/ - 脊的材料:基板的材料 m]FaEQVoE - 凹槽材料:光栅前面的材料 O{k89{ bBUbw *DF)
aho'|%y) Q_&}^ 正弦光栅界面参数 w]>"'o{{ - 正弦光栅界面也由以下参数定义: CM%|pB/z •光栅周期 jWH{;V&ZV •调制深度 +}_Pf{MW - 可以选择设置横向移位和旋转。 Sl3KpZ - 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。 iNod</+"K nu&_gF,{
k}-yOP{ p?+lAbe6H 高级选项和信息 =n@F$/h •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。 #ZG3|#Q=L x9 &-(kBU
m#oh?@0} YfE>Pn'r 高级选项及信息 t"<s} ~ •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 Ts|--, t)-*.qZh
qqnclqkw& 锯齿光栅界面 ecr886 •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 XB0a dp •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 u~s
Sk •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: $/u1chf - 脊的材料:基板的材料 5Z/yhF.{ - 凹槽材料:光栅前面的材料 ?h/xAl 8 YNu<
=%!e(N'p 9mam ~)_ | 锯齿光栅界面参数 81~Kpx •锯齿光栅界面也由以下参数定义: b,nn&B5@{ - 光栅周期 NF6X- ,cd - 调制深度 41u*w2j •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 k*5'L<& •可以选择设置横向移位和旋转。 >;
aCf#q •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 `/z_rqJ0CL JkZ50L
\[:PykS c\At0.QCA 高级选项和信息 w{pUUo:< •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 @.'z* |z
BR+nL6sU 探测器位置的注释 &J_Z~^ 关于探测器位置的注释 wZ#Rlv,3Wa •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 ).LTts7c •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 Ab/j(xr= •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。 1%%'6cWWu •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)。 {jjSJIV1 •可以避免这些干涉效应的不良影响。 ]<1HM"D
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