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infotek 2026-01-12 08:09

使用界面配置光栅结构

摘要 %j 9vX$Hj  
m\R@.jkZ  
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。 (_s!,QUe  
-7C=- \]  
il`C,CD  
@n ~ND).  
本用例展示了...... bOnukbJ  
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: YV2pERl  
- 矩形光栅界面 IArpCF/"8  
- 过渡点列表界面 \k$]GK-  
- 锯齿光栅界面 ]9~#;M%1  
- 正弦光栅界面 z~A(IQO  
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 IAt+S-q0  
N?`GZ+5  
光栅工具箱初始化 u:{. Hn`  
•初始化 <7RkM  
-  开始 K7d1(.  
光栅 BhhK| U/  
通用光栅光路图 =:0IHyB#0  
•注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, Si%Eimiq  
可直接选择特定的光路图。 \sXm Mc  
<iY 9cV|}3  
S quqaX+<  
:`!mCW`Q-  
光栅结构设置 M\$<g  
•首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。  # 8-P  
Q%b46"  
•在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 'E4(!H,k  
•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 ]>]H:NEq  
_oyL*Cb  
YRT}fd>R&  
8 )2u@sx%  
•例如,选择第一个界面上的堆栈。 vr]dRStr  
2[bR6 T89  
堆栈编辑器 r:S5x.P2  
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 R}=]UOqH-  
•VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 n B|C-.F  
4tN~UMw?  
{3 yws 4  
:Q%yW%St$  
矩形光栅界面 %@,:RA\pm  
fe]T9EDA  
•一种可能的界面是矩形光栅界面。 C J}4V!;|  
•此类界面适用于简单二元结构的配置。 BM}a?nnoc  
•在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 Zq6ebj  
•为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 :d/:Ga5v!  
•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。 ^c:eXoU  
Q0oDl8~  
_ d"Y6 0  
kv`3Y0R-"  
矩形光栅界面 I[YfF  
•请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 ^gVbVz[17  
•所选界面在视图中以红色突出显示。 8B(Q7Qj  
JO;` Kz_$  
•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。 Z{>Y':\?<  
•可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 1,sO =p)Yg  
+r34\mAO  
•堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 Uu<sntyv  
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 "Mu $3 w  
•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。 k@X As  
Tr+Y@]"  
m_Y}>  
Ffqn|} gb  
=I*ZOE3n  
N_~Wu  
矩形光栅界面参数 $[9V'K  
•矩形光栅界面由以下参数定义 ?%TM7Z4  
- 狭缝宽度(绝对或相对) d(cYtM,P  
- 光栅周期 9hi(P*%q   
- 调制深度 {s^n|b}  
•可以选择设置横向移位和旋转。 ^*T{-U'  
~ 8qFM  
O#ajoE  
@ F"ShT0  
高级选项和信息 fxCPGj  
•在传播菜单中,有几个高级选项可用。 a}8>(jtSt  
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 uY#58?>'j  
•可以设置总级次数或衰逝波级次数 R yIaT  
(evanescent orders)。 {d5ur@G1  
•如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 `rFGSq$9  
•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 +/ d8d  
.*..pf|/  
MhXm-<4  
<UHf7:0V  
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 MkIO0&0O  
•层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 Kwmo)|7uPU  
•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 1 jd=R7  
•分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 [}Yci:P_ +  
eT \Q  
# SOj4W  
q>h+Ke  
过渡点列表界面 X| 0`$f  
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 'g, x}6  
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 \%Ih 6  
•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。 @G&xq "Fg7  
2G*#Czr"  
Q#AHEm{9;s  
过渡点列表参数 m,"tdVo.  
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 X_yU"U  
•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。 =*G'.D /*  
(4gQe6tA  
U0=zuRr n  
=Qq^=3@h  
•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 00 ,j neF  
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。 1T^L) %&p_  
•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。 23?0'AU  
mAERZ<I  
v[=E f  
rm;"98~zJ?  
高级选项及信息 3S21DC@Y  
•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。 9O_N iu0  
|Y8o+O_`  
*y$ry]  
DFH6.0UW  
正弦光栅界面 O c3%pb;  
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 qt;Tfuo  
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 <W{0@?y  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: QxL FN(d  
- 脊的材料:基板的材料 {;~iq  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 pIjVJ9+j  
\d`Sz *  
c.> (/  
3Q"+ #Ob  
正弦光栅界面参数 $+N^ s^  
- 正弦光栅界面也由以下参数定义: J<O_N~$$*  
•光栅周期 nlnJJM&J $  
•调制深度 'Z9F0l"Nr  
- 可以选择设置横向移位和旋转。 .OUE'5e p  
- 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。 f@g  
*a.*Ha  
u{ d`  
-JQg{A  
高级选项和信息 |}Lgo"cTC  
•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。 HK.J/Zr  
1W7BN~p14  
J4X35H=Z  
i)DXb  
高级选项及信息 2geC3v% 0o  
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 qa?y lR"kA  
QyQ8M1m  
m @ ?e <$  
锯齿光栅界面 |g !# \  
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 F4{<;4N0  
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。 jgIzB1H  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: boon =;{p  
- 脊的材料:基板的材料 hglt D8,  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 (o\~2e:  
 K>eG5tt  
_ RYZyw   
v\FD~   
锯齿光栅界面参数 '& :"/4@)  
•锯齿光栅界面也由以下参数定义: iHB)wC`u  
- 光栅周期 b>WT-.b0  
- 调制深度 55\mQ|.Jn  
•此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 mAa]E t.  
•可以选择设置横向移位和旋转。 ;{20Heuz  
•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。  p-kqX  
}IL@j A  
* vD<6qf  
@xE Q<g  
高级选项和信息 !HYqM(|{.  
•同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 '~ 0&m]N  
?CDq^)T[  
探测器位置的注释 ],|B4\b;  
关于探测器位置的注释 470Pig>I8  
•在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 m6D4J=59  
•如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 lla96\R  
•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。 o5uwa{v  
•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)。 ZxQP,Ys_Y  
•可以避免这些干涉效应的不良影响。 ~O6=dR  
`314.a6S  
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