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2026-01-12 08:09 |
使用界面配置光栅结构
摘要 6^L4wd7) F?LTWm 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。 7@.UkBOx XG5mfKMt+
iG[an*#X YdI|xu>0A^ 本用例展示了...... [-@Lbu-| •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: l6X\.oI - 矩形光栅界面 Dl3Df u8 - 过渡点列表界面 Hm?zMyO.k - 锯齿光栅界面 !V=s^8nj - 正弦光栅界面 mn=G6h
T}W •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 v:YW[THre )ow|n^D($M 光栅工具箱初始化 ;b[% L& •初始化 X9f!F2x - 开始
*Mt's[8 光栅 3N) bJ 通用光栅光路图 Og`6>?>97 •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, Ld[zOx 可直接选择特定的光路图。 )w8h2=l r@3VN~
zY<=r.m4 yIwAJl7Xf 光栅结构设置 Rld1pX2v •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 Y5~_y?BX
Q0f7gY1-% •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 |pv:'']J •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 Uk u~"OGC ;}b.gpG
ZGHkW9b& 2$^n@<uZ@ •例如,选择第一个界面上的堆栈。 .`84Y ;Cdrjx 堆栈编辑器 (u81p •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 VRYj&s'@ •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。 -{i;!XE$SR @N`) Z3P+
'aQ"&GX@ 3_W1)vd{ 矩形光栅界面 2*6b{}yJH F:.rb
Ei •一种可能的界面是矩形光栅界面。 TOo0rcl •此类界面适用于简单二元结构的配置。 dnVl;L8L3 •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 qALlMj--m •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 +B$o8V •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。 [kx_Izi/T ST3aiyG
oagxTFh8~ LB_ylfg 矩形光栅界面 j4L )D •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 HTK79
+ •所选界面在视图中以红色突出显示。 ?b0 VB
@Iz vObK •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。 "8wRxDr+ •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 -b"7WBl
G\S\Qe{P~ •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 W$7db%qFx •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 <o^_il$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。 xmxfXW )cnB>Qul
woJO0hHR 3A%/H`
HDUtLUd s7IaU|m 矩形光栅界面参数 _D:#M •矩形光栅界面由以下参数定义 iha{(- - 狭缝宽度(绝对或相对) Yhl {' - 光栅周期 (i^3Lw : - 调制深度 hM")DmvB4 •可以选择设置横向移位和旋转。 eOa:%{Kj [$_d|Z
FN5*pVD;< |e@9YDZ 高级选项和信息 pmd=3,D'u •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 Bi9b"*LN •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 ru,]!YPJE2 •可以设置总级次数或衰逝波级次数 mAh0xgm (evanescent orders)。 Qhb].V{utV •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 7Wb:^.d
g •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 4Y5Q>2D} ^D 8YF
w*[i!i ItGi2'} •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 `T2RaWR4= •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 ab8uY.j •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 Z.+-MN WV •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 [uP_F,Y/ Mw2?U>h1
M7BCBA 0Qvbc}KP8 过渡点列表界面 tL(B gku9 •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 U.<';fKnT •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 k`Nc<nN8 •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 WUx}+3eWv
= M^4T?{T 7ET^,6 过渡点列表参数 ,<*n>W4| •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 O,6Upk •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 "M5P-l$p} N*w/\|
u5^fiw]C 44 ,:@ •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 @.ebQR-:H •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 @'`!2[2'? •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。 }N^.4HOS8
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,-^Grmr4M $A\fm` 高级选项及信息 ]kA0C~4 •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。 ^c3~CD5H
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FI++A` K5gh7 正弦光栅界面 +@[T0cXp •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 nsFOtOdd •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 IMLk{y%6 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: ,2T&33m
- 脊的材料:基板的材料 R{GOlxKs C - 凹槽材料:光栅前面的材料 -C]RFlV LcS\#p#s]
d:*,HzG R=P=?U. 正弦光栅界面参数 hN*,]Z{ - 正弦光栅界面也由以下参数定义: Xdj` $/RI •光栅周期 P F#+G;q; •调制深度 O@r%G0Jge - 可以选择设置横向移位和旋转。 x!GHUz*:uz - 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。 o-\ K] "!()yjy
<?'d\B $Kgw6 高级选项和信息 f*KNt_|: •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 {/`iZzPg ^6j: lL
|kJ'FZZd 3Ob"R%Yo 高级选项及信息 9}^nozR,I •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 |}s)Wo Vm}OrFA
sy`@q<h( 锯齿光栅界面 21'I-j •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 94 58.!3 •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 Bfe#, •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: 3lzjY.]Pgv - 脊的材料:基板的材料 Hx[YHu
KL^ - 凹槽材料:光栅前面的材料 vYQ0e:P 9IJBK
Vg'vL[Y 6'CZfs\ 锯齿光栅界面参数 jMv qKJ(< •锯齿光栅界面也由以下参数定义: " &2Kvsz - 光栅周期 V45A>#?U - 调制深度 ~L\KMB/9e= •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 eV:I ::: •可以选择设置横向移位和旋转。 &?N1-?BjM •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 KMC]< lz2B,#
buV{O[ (;DnL|"'8 高级选项和信息 kT6h}d^/^ •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 {8+FxmH
2;h4$^`dt 探测器位置的注释 FYPv:k 关于探测器位置的注释 n;&08M5an} •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 XY %er •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 =rSJ6'2(" •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。 '5xIisP •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)。 4WCWu} •可以避免这些干涉效应的不良影响。 SOE5`
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