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infotek 2026-01-12 08:09

使用界面配置光栅结构

摘要 kJJT`Ba&/  
zY*9M3(X  
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。 $D1ha CL  
YIg(^>sq  
;=y"Z^  
I/`"lAFe  
本用例展示了...... U05;qKgkDF  
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: A`n>9|R  
- 矩形光栅界面 3>KEl^1DB  
- 过渡点列表界面 z:>cQUYl  
- 锯齿光栅界面 VHxBs  
- 正弦光栅界面 /W/e%.  
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 =]%JTGdp(  
6Ijt2c'A}  
光栅工具箱初始化 |-Uh3WUE6  
•初始化 CRK%^3g  
-  开始 9MMCWMV  
光栅 F_Y]>,U  
通用光栅光路图 4j#y?^s  
•注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, vqSpF6F q  
可直接选择特定的光路图。 BpZ~6WtBq  
% T({;/  
nGH6D2!F  
G-d7}Uz ?  
光栅结构设置 'z ?Hv  
•首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 wXIRn?z  
'JOUx_@z  
•在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 P_(8+)ud-  
•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 50cVS)hG6d  
#*o0n>O  
Zw]"p63eMa  
}bb,Iib  
•例如,选择第一个界面上的堆栈。  [E1qv;   
ek][^^4o  
堆栈编辑器 1Gsh%0r3  
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 aJ'Fn  
•VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 ~CNB3r5R  
d4| )=  
YnEyL2SuU  
Tqt-zX|>  
矩形光栅界面 ?2]fE[SqY  
g(@F`W[  
•一种可能的界面是矩形光栅界面。 yaR>?[h  
•此类界面适用于简单二元结构的配置。 y98FEG#S}  
•在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 .C'\U[A{  
•为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 "^#O7.oVi+  
•在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 CD&a_-'z$K  
Va8 }JD  
,Kv6!ib6Q  
0~U#DTx0  
矩形光栅界面 0>28o.  
•请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 ^B<-.(F  
•所选界面在视图中以红色突出显示。 2P"643tz  
Z>g72I%X  
•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。 V'kBF2}   
•可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 |5^ iqW  
1aAOT6h  
•堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 w){B$X  
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 s~Eo]e  
•如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 U1YqyG8  
y!b"Cj  
jj{:=l ZB  
Y2L{oQ.C2  
A[l )>:  
WsHD Ip  
矩形光栅界面参数 d:'{h"M6  
•矩形光栅界面由以下参数定义 TAYh#T=S  
- 狭缝宽度(绝对或相对) tj;47UtH  
- 光栅周期 5iw\F!op:  
- 调制深度 ^(q .f=I!a  
•可以选择设置横向移位和旋转。 -HF?1c  
/dCsZA  
<V^o.4mOg>  
E-WpsNJ)X  
高级选项和信息 QBa+xI_ J  
•在传播菜单中,有几个高级选项可用。 -C2!`/U  
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 jRsl/dmy  
•可以设置总级次数或衰逝波级次数 6 wN*d 5  
(evanescent orders)。 Ce+:9}[  
•如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 \|>% /P  
•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 ;` L%^WZ;-  
XpANaqH\  
:q/s%`ob  
,a>Dv@$Y  
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 6w%n$tiX  
•层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 AWcbbj6Nd  
•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 LuZlGm  
•分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 !$NK7-  
9wx]xg4l"  
F > rr.  
F:jNv3W1  
过渡点列表界面 ./I?|ih  
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 E:qh}wY  
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 Wrp~OF0k  
•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。 jG ouwta  
^x0N] /  
,~3rY,y-  
过渡点列表参数 mX>N1zAz  
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 #j Tkz  
•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。 3/gR}\=  
reR@@O  
5@RcAQb:  
#e.x]v:  
•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 )"?'~5A  
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。 >,Y+ 1  
•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。 8Y-*rpLy  
r0nnmy]{d  
S0StC$$1  
o~'p&f  
高级选项及信息 A,&711Y  
•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。 jUD^]Qs  
Z'A 3\f   
yf*'=q  
*ELU">!}G  
正弦光栅界面 %KVmpWku  
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 JFI*Pt;X9  
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 1>[#./@  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: H*G(`Zl}  
- 脊的材料:基板的材料 ekY)?$v3  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 CA|l| t^  
aA$\iFYA  
k5>UAea_  
R1 SFMI   
正弦光栅界面参数 GH':Yk  
- 正弦光栅界面也由以下参数定义: ];CIo> b_(  
•光栅周期 y_>DszRN`u  
•调制深度 HY_>sD  
- 可以选择设置横向移位和旋转。 \s[L=^!  
- 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。 Y'000#+  
4RctYMz  
<r <{4\%}  
e<uf)K=(C  
高级选项和信息 ea O'|@;{~  
•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。 ,~,q 0PA7J  
;07$G+['  
b5MU$}:  
IG|u;PH<  
高级选项及信息 =^p}JhQ  
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 h<M1q1)  
QDj%m%Xd  
T*@o?U  
锯齿光栅界面 f6J]=9jU  
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 u[KxI9Q  
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。 :LB*l5\  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: FO>!T@0G  
- 脊的材料:基板的材料 Vo^J2[U  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 uO]|YF  
6|'7Mr~\  
?7pn%_S  
p2(ha3PW  
锯齿光栅界面参数 gFuK/]gzI  
•锯齿光栅界面也由以下参数定义: p& $PsgR  
- 光栅周期 P7T'.|d  
- 调制深度 e}-fGtFx  
•此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 (;=|2N>7  
•可以选择设置横向移位和旋转。 #-Mr3  
•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 `%~}p7Zu  
@f"[*7Q`/  
1`|Z8Jpocj  
l z"o( %D  
高级选项和信息 fe<7D\Sp@  
•同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 !"<rlB,J  
MCTJ^g"D  
探测器位置的注释 LN (\B:wAY  
关于探测器位置的注释 T^MY w  
•在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 wQhuU  
•如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 PX?%}~ v  
•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。 .|u`s,\  
•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)。 BUwL?  
•可以避免这些干涉效应的不良影响。 LEjq<t1&  
9W(&g)`  
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