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2026-01-12 08:09 |
使用界面配置光栅结构
摘要 !<[+u G~9m,l+ 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。 74%vNKzc~ 6= ?0&Bx&
egoR])2> [txOh!sxD 本用例展示了...... SB62(#YR •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: E0Wc8m " - 矩形光栅界面 \/
bd - 过渡点列表界面 {R1]tGOf - 锯齿光栅界面 ~D52b1f - 正弦光栅界面 eg[EFI.h •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 wkg4I. z/7q#~J, 光栅工具箱初始化 )_#V>cvNG •初始化 is.t,&H4P] - 开始 ~f<']zXv 光栅 pbMANZU[ 通用光栅光路图 15:9JVH3D •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
}x'*3zI 可直接选择特定的光路图。 GS;GJsAs l+ }=D@l
G ek?+|m K?.~}82c 光栅结构设置 \u[x<-\/6 •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 t{k:H4
0=ws )@[I •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 FXCBX:LnvU •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 HE}0_x. |Ajd$+3
%ZVYgtk;* } z'Jsy[s •例如,选择第一个界面上的堆栈。 g]~vZj 8JLf @C: 堆栈编辑器 ;,{_=n> •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 S_lGrk\j •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 ,np=m17 ;&d#)&O"e
;*%rFt9FK d`sZ"8}j 矩形光栅界面 -` ]9o3E7H gM96RY •一种可能的界面是矩形光栅界面。 t=%zY~P •此类界面适用于简单二元结构的配置。 A 3 V •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 M;A_'h?Z •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 7D'\z
IW •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 J/]%zwDwS P(T-2Ux6
yi$CkG} ()lgd7|+ 矩形光栅界面 )fJ"Hq •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 fJFNS
y •所选界面在视图中以红色突出显示。 0cm34\*
* +
T(i •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。 VEps|d3,, •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 0["93n}r
Y3 $jNuV •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 _S9)<RVI+ •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 l7QxngWw •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。 n Bm ]? ~RR!~q
KjGu !B Q[OwP
x?AG*'
h& :8b'HhjM 矩形光栅界面参数 p%I)&- 8 •矩形光栅界面由以下参数定义 ) .KA0- - 狭缝宽度(绝对或相对) _c-3eQ1 - 光栅周期 -XYvjW,| - 调制深度 "#C2+SKM1 •可以选择设置横向移位和旋转。
j\C6k J[}H^FR
9=j9vBV ZSf &M 高级选项和信息 <8WFaP3, •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 x/,;:S •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 HXq']+iC •可以设置总级次数或衰逝波级次数 R+LKa Z (evanescent orders)。 *'((_NZ> •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 |=;hQ2HyF •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 JxIJxhA> ;!<}oZp{
;21D ^e u99a"+ •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 .n<vhLDQn •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。 uj.i(Us •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 W
)FxN, •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。 x2!R&q8U> #/>TuJc
{/QVs?d z0[@O)Sj 过渡点列表界面 REW[`MBQ •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 J&8KIOz14Z •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 &ijz'Sg3 •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。 HzTmNm)
ACyK#5E AE rPd)yk0 过渡点列表参数 wm~7`& •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 t/;2rIx> •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。 sS-dHa vPDw22L;'
[=K
lDfU= $d*9]M4 •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 [
U:C62oK, •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 sF{~7IB •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 ,@ '^3u .!3e$mhV
!v}TRGX {s8c@-' 高级选项及信息 ) H,Xkex •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。 V,-we|" *2h%dT:,%
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! 正弦光栅界面
V_h&9]RL •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 ,ua1sTgQ •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 JI>Y?1i0O •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: B%tF|KKj - 脊的材料:基板的材料 3"x_Y - 凹槽材料:光栅前面的材料 gkr9+ zxn|]PbS
*L^W[o t\,Y<9{w 正弦光栅界面参数 t'U=K>7 - 正弦光栅界面也由以下参数定义: kyHli~Nr" •光栅周期 *D|a`R!Y •调制深度 )Q1>j 2& - 可以选择设置横向移位和旋转。 (4FVemgy - 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。 ||:>& }5+^
gWr7^u&q@| qPPe)IM'Sc 高级选项和信息 k!Yc_ZB:*l •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。 #QwkRzVoy e\6H.9=
M/ 64`lcb 0q5J)l: 高级选项及信息 lsax.uG5x •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 z|>TkCW6 <@Q27oEuA
f./K/ 锯齿光栅界面 W]po RTJ: •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 ov+{<0Q
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。 4kL6aSqT •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: cy^=!EfA - 脊的材料:基板的材料 MG=E
6: - 凹槽材料:光栅前面的材料 33~MP; X7$]qE K
%6[,a E^)FnXe5 锯齿光栅界面参数 H@(O{ 9Yl; •锯齿光栅界面也由以下参数定义: 2^B_iyF; - 光栅周期
}#m9Q[ - 调制深度 c4AJ`f.5 •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 h~#iGs •可以选择设置横向移位和旋转。 IP`lx •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 Gi)Vr\Q. RsDSsux
/bykIUTKI f7*Qa!!2p] 高级选项和信息 c+ZOC8R •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 Un]wP`
i"V.$|, 探测器位置的注释 Y*BmBRN 关于探测器位置的注释 o<5`uV!f •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 J'2 Yrn •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 wNUT0 + •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。 J?V$V
>d •因此,为了计算光栅效率,应将探测器设置在基板材料内(同样适用于大多数光栅评估软件)。 'u.Dt*.Uq •可以避免这些干涉效应的不良影响。 76D$Nm
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