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2026-01-12 08:09 |
使用界面配置光栅结构
摘要 X% X$Y6 &>g~-s 光栅结构广泛用于光谱仪、近眼显示系统等多种应用。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态方法(FMM)以简易的方式提供对任意光栅结构的严格分析。在光栅工具箱中,可以通过使用堆栈内的各种接口或/和介质来配置光栅结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面是人性化的,并且可用于生成更复杂的光栅结构。 本用例中,介绍了基于界面的光栅结构的配置具体操作流程。 5N1}Ns l=xt;c!
*<xrp*O :PUK6,"5]O 本用例展示了...... 0 7\02f •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: %Lyz_2q A - 矩形光栅界面 >J@egIKzP - 过渡点列表界面 DRp&IP< - 锯齿光栅界面 ZL=N[XW4' - 正弦光栅界面 +YuzpuxjJ •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 BJgDo <XvYa{t]{ 光栅工具箱初始化 HitAc8 •初始化 rw]yKH - 开始 P:^=m*d 光栅 /p 5=i 通用光栅光路图 VKNp,Lf •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, Z}+yI, 可直接选择特定的光路图。 /BT1oWi1y rnH}#u+
ULIFSd Y r6MB"4xd 光栅结构设置 {-h, ZdH^ •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 eC;!YGZ
RG&6FRoq •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 {>h97}P •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 y?Onb3% :~D];m
{_(+>v"eJ vK:QX$b •例如,选择第一个界面上的堆栈。 O_AGMW/2+ O|7yP30?M 堆栈编辑器 oq. r\r
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 q#'VJA:A5& •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。 wV:C<Mg7q np=kTJ
m8HYWzN ;ctU&` 矩形光栅界面 7k~Lttuk Y"*:&E2)r •一种可能的界面是矩形光栅界面。 cix36MR_ •此类界面适用于简单二元结构的配置。 Ihqs%;V •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 0;<OYbm3< •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 dyO E6Ex •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。 /PW&$P1.]" S=PJhAF
="3,}qR *KJ7nRKx(w 矩形光栅界面 <xqba4O •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 hfv%,,e •所选界面在视图中以红色突出显示。 0D~=SekQ9
H(&Z:{L •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 0m&3?"5u •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 c&m9)r~zP
^/a*.cu •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 |!}wF}iLc) •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 :1MMa6 •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 )8'jxiGs U0IE1_R
l;0y-m1 Ag6uR(uI
IT&i,`cJ~F "-0;#&! 矩形光栅界面参数 2*Q3.2 Z •矩形光栅界面由以下参数定义 8[R1A - 狭缝宽度(绝对或相对) D:m#d.m - 光栅周期 l#xw.2bo - 调制深度 ]nc2/S% •可以选择设置横向移位和旋转。 #8UseK LM6]kll
p:tN642 ox4W$YdMG 高级选项和信息 k{-`]qiK •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 K(3&27sGN •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 _lT0Hu •可以设置总级次数或衰逝波级次数 h[Mdr (evanescent orders)。 DxfMqH[vs •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 _z]v<,=3M •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 +nQ!4 ?!7
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^1VbH3M 1R^4C8*B •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 G#lg|# -# •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。 QiU_hz6?v •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 <4f,G]UH_ •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。 Spo+@G liD47}+
Nf5WQTa4 MA6P"? 过渡点列表界面 KZ
)Ys •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 n$W"=Z;` •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 ~p.%.b;~t •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 JY@X2'>v/
BKZ v9 vgo{]:Aj{ 过渡点列表参数 q^]tyU!w •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 BSDk9Oc •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 5~[N/Gl B{PLIisc
_:%U_U \u8,!) 4i •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 ttj2b$M, •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 lY,/ W •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。 LzE/g)> `p1DaV
{82rne`[ +c r 高级选项及信息 p%8v` •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.9o`Q[8& $}4K`Iu
-#%X3F7/w |*E"G5WZM 正弦光栅界面 *%?d\8d •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 j6og3.H- •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 &-4
?! •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: |z+9km7, - 脊的材料:基板的材料 xE1rxPuq)d - 凹槽材料:光栅前面的材料 XNlhu^jh N5KEa]k1nw
$+TYvA'N H/`G 正弦光栅界面参数 E*^9|Y[ - 正弦光栅界面也由以下参数定义: lC2?sD$ •光栅周期 ?[|hGR2L •调制深度 Yw[{beo - 可以选择设置横向移位和旋转。 pUhc3L - 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。 >-zkB)5<,# LfllO
;Z4o{(/zU yLB~P7K 高级选项和信息 8T7f[? •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。 6g|#ho1Bbs `VXZ khm
Z8fJ{uOIL :ol6%Z's 高级选项及信息 h"8QeX:(( •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 pI5_Hg .HCaXFW
)2]a8JVf 锯齿光栅界面 Gql`>~ •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 2/EK`S •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 sbA2W~: •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: "qgu$N4/> - 脊的材料:基板的材料 =%L@WVbM - 凹槽材料:光栅前面的材料 qg)qjBQwA F"v:}Vy|
p;e$kg1 Q ]0r:i=
. 锯齿光栅界面参数 /4-}k •锯齿光栅界面也由以下参数定义: p_9g|B0D - 光栅周期 on_H6Y@B52 - 调制深度 i7(~>6@| •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 q-H&5K •可以选择设置横向移位和旋转。 5pmQp}}R •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 W6M jQ%f egWx9xX
B#:E?a;{ ]'e AO 高级选项和信息 PK}vh% •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 DU`v J2
ZqFUPHc 探测器位置的注释 qy6K,/&3 关于探测器位置的注释 c(CJ{>F% •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 L W?&a3e •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 ?eVj8 $BQo •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。 Pfk{ =y •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)。 pkW5D •可以避免这些干涉效应的不良影响。 h&P
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