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使用界面配置光栅结构
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infotek
2026-01-12 08:09
使用界面配置光栅结构
摘要
Olrw>YbW
RR {9
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。
^g"6p#S=n
#3jZ7RqzQ
$w}aX0dK&
os+wTUR^
本用例展示了
......
<1K: G/!
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
6q7Y`%j
- 矩形光栅界面
T>?1+mruM
- 过渡点列表界面
o[*ih\d
- 锯齿光栅界面
*J-jr8&
- 正弦光栅界面
BU .G~0
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
o{,(`o.1O
PltPIu)F
光栅工具箱初始化
[_GR'x'0x
•初始化
6iS+3+
- 开始
a .Vs>1
光栅
$O>MV
通用光栅光路图
Wsz9X;
•注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
dz DssAHy
可直接选择特定的光路图。
7[,f;zG
-Euy5Y
L^Af3]]2
2^j9m}`
光栅结构设置
B9 {DO
•首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。
g7ROA8xu
hj[g2S%X
•在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
hYx^D>}]
•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
{=Y&q~:8v
Kqjeqr@)
-M9 4 F
?^0Z(<Arz
•例如,选择第一个界面上的堆栈。
,4UJ|D=J
`hhG^O_
堆栈编辑器
Z/;SR""wa
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
~-zC8._w3r
•VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。
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\/G Y0s
]].21
we?#)9Q<
矩形光栅界面
O*7~t17
Fx\Re]~n
•一种可能的界面是矩形光栅界面。
}9dgm[C[b
•此类界面适用于简单二元结构的配置。
V19*~v=u
•在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。
Cm>F5$l{
•为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
4]R3*F
•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。
YG|T;/-
'r0gqtB
]vrs?
aV.<<OS
矩形光栅界面
Ky|0IKE8Z
•请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
<k1gc,*
•所选界面在视图中以红色突出显示。
>oNs_{
)}v2Z3:
•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。
H9?~#GPb
•可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
x@ )u:0
Z5K,y19/~
•堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
8'$n|<1X
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
r+crE %-
•如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。
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im"v75 tc
x$*OglaS
aDESO5
+{Ttv7l_2
a6C~!{'nW
矩形光栅界面参数
t/w>t! q
•矩形光栅界面由以下参数定义
}^t?v*kcA
- 狭缝宽度(绝对或相对)
g=wnly
- 光栅周期
>?tpGEZ\
- 调制深度
l0f6L xfz
•可以选择设置横向移位和旋转。
+$C5V,H~
o/#e y
5Z'pMkn3
#<:khs6
高级选项和信息
j.sf FS
•在传播菜单中,有几个高级选项可用。
QQJcvaQ
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
O #"O.GX<
•可以设置总级次数或衰逝波级次数
t<-Iiq+tL
(evanescent orders)。
=:DNb(
•如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
}N NyUwFa
•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
<\u%ZB
*!r8HV/<
xfilxd
tfO _b5g
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
SrxX-Hir
•层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。
&f$jpIyVX
•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
g"xZ{k_3
•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。
G|V ^C_:
^(y4]yZ
pLRHwL.
TAP/gN'
过渡点列表界面
0>vm&W<?)
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
`C3F?Lch
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
Z"A:^jZ<s
•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。
7J\I%r
(1ebE
0 }q/VH57
过渡点列表参数
9,4a?.*4~
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
@E1N9 S?>
•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。
>%{h_5
GerZA#
k5^'b#v
F$.M2*9
•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
M C>{I3
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。
I3A](`
•在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。
nRvV+F0#
Gz`Zp "i%0
*}FoeDe
f"/NY6
高级选项及信息
zZkwfF
•同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。
cdk;HK_Ve.
G'! Hc6OZ
]F,5Oh :OY
]^dXB0
正弦光栅界面
}pA0mW9
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
Bdf3@sbM]
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
WKP=[o^
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
'M&`l%dIPf
- 脊的材料:基板的材料
=VDN9-/.
- 凹槽材料:光栅前面的材料
O -@7n0
V;.=O}Lr
e<q;` H
o;}o"-s
正弦光栅界面参数
a93Aj
- 正弦光栅界面也由以下参数定义:
&}6=V+J;
•光栅周期
zvE]4}VL?
•调制深度
8g$pfHt|e
- 可以选择设置横向移位和旋转。
l]GLkE
- 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。
i9$ -lk
pX"f "
Rzw}W7zg[
s(-$|f+s
高级选项和信息
L\!Pa+Iod
•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。
)%P!<|s:5
?bY'J6n.
*&!&Y*Jzg
_HGbR/
高级选项及信息
FK>8(M/
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
7N 7W0Ky
XNsMXeO]&
Ea 0 j}
锯齿光栅界面
bDRl}^aO6
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
KftZ^mk+p
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。
wm_xH_{F
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
0"LJ{:plz
- 脊的材料:基板的材料
c#Y/?F2p
- 凹槽材料:光栅前面的材料
J.35Ad1hM
s&TPG0W
?31#:Mg6g+
/c6:B5G
锯齿光栅界面参数
PVLLuv
•锯齿光栅界面也由以下参数定义:
V\vt!wBcB
- 光栅周期
M*<Ee]u
- 调制深度
n Hz Xp:"
•此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
@vs+)aRa
•可以选择设置横向移位和旋转。
c>mTd{Abi
•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
B 'SLyf
Z^wogIAV
~U}0=lRVS
b"k1N9
高级选项和信息
9#cPEbb~
•同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
clyZD`*
n.F^9j+V
探测器位置的注释
3qggdi
关于探测器位置的注释
zO)Bf(
•在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
m#|;?z
•如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。
-Ph"#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。
~T">)Y~+xI
•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)。
WstX>+?'
•可以避免这些干涉效应的不良影响。
NAg m?d
;iq H:wO
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