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非近轴衍射分束器的设计与严格分析
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infotek
2025-03-10 08:06
非近轴衍射分束器的设计与严格分析
摘要
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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。
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设计任务
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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
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光栅级次分析模块设置
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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。
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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。
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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。
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3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。
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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。
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衍射分束器表面
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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。
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衍射光束求解器-薄元素近似(TEA)
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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。
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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,。
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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。
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光栅级次和可编程光栅分析仪
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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。
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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
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设计与评估结果
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相位功能设计
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结构设计
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TEA评价
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FMM评估
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高度标度(公差)
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通用设置
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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。
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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。
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纯相位传输设计
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结构设计
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更深的分析
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•高度剖面的缩放对零阶有很大影响。
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•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。
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•参数运行是执行此类调查的最佳工具。
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使用TEA进行性能评估
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使用FMM进行性能评估
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进一步优化–设计#1的零阶阶次优化
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进一步优化–设计#2的零阶阶次优化
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进一步优化–设计#3的零阶阶次优化
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VirtualLab Fusion技术
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