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infotek 2026-01-12 08:09

使用界面配置光栅结构

摘要 A~Eu_m  
8NJ(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。 @oC8:  
TH2D;uv  
"U34D1I )#  
9+.0ZP?  
本用例展示了...... chsjY]b  
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: OiX>^_iDt  
- 矩形光栅界面 RqW ZhHI1M  
- 过渡点列表界面 [7?K9r\#  
- 锯齿光栅界面 BQv+9(:fQB  
- 正弦光栅界面 vm)&WEL!  
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 ]]$s"F<  
y3$i?}?A  
光栅工具箱初始化 |")}p=   
•初始化 T#^   
-  开始 z 8M^TV  
光栅 C>Qgd9  
通用光栅光路图 eX 9{wb(  
•注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, ,v:m  
可直接选择特定的光路图。 .MuS"R{y  
oK@!yYv  
C$\|eC j  
m/n_e g  
光栅结构设置 XF(I$Mxl6  
•首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 km'3[}8o&  
XJsHy_6  
•在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 +Y,>ftN  
•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 A1@tp/L=o  
9 )u*IGj  
=?T\zLN=  
.&.j?kb  
•例如,选择第一个界面上的堆栈。 DDn@M|*$  
KDgJ~T  
堆栈编辑器 r]?ZXe$;  
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 #gi0FXL  
•VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 y5iLFR3z  
= ^:TW%O  
4x.'H18  
R9D< lX0%  
矩形光栅界面 #_y#sDfzh  
qyv9]Q1  
•一种可能的界面是矩形光栅界面。 w"$CV@AJ  
•此类界面适用于简单二元结构的配置。 Y$!K<c k  
•在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 QIF|pZ+^  
•为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 :L&Bbw(  
•在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 M4pE wD  
+:?-Xd:p  
Y8`4K*58%  
LYNd^}  
矩形光栅界面 )6iY9[@tN  
•请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 :j9{n ,F  
•所选界面在视图中以红色突出显示。 q17c)]<"  
:}TT1@  
•此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 qI\qpWS\  
•可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 Z+)R%Z'aL  
(%"M% Qko  
•堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 V"(S<o  
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 f:\jPkf'  
•如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 -}1S6dzr  
: m$cnq~h  
5i7,s  
AZt~ \qf  
`o yz"07m  
AJ[g~ s't  
矩形光栅界面参数 [t5:4 Iq  
•矩形光栅界面由以下参数定义 xi8RE@gm  
- 狭缝宽度(绝对或相对) F=yrqRS=  
- 光栅周期 PcC9)x  
- 调制深度 ug0[*#|Y  
•可以选择设置横向移位和旋转。 Kf2*|ZHj  
YUJlQ2e(  
g #u1.|s&p  
+"6_rbeuO  
高级选项和信息 7lY&/-V  
•在传播菜单中,有几个高级选项可用。 A>(m}P  
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 ]Gm,sp.x  
•可以设置总级次数或衰逝波级次数 [[P?T^KT  
(evanescent orders)。 z"bgtlfb8  
•如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 [tym~ZZ]_m  
•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 P}N%**>`  
RzQ1Wq  
Y>geP+ -  
_ $PZID  
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 =_I2ek  
•层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 qY`)W[  
•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 y_M<\b  
•分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 01}az~&;35  
DhV($&*M  
+'Pl?QyH  
1VL!0H  
过渡点列表界面 FFb`4.  
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 &0SX*KyI  
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 z8{ kwz  
•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。 "8%B (a 5A  
&H$ 3`"p5u  
z kQV$n{  
过渡点列表参数 =z'- B~  
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 =:n>yZ3T  
•上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 `4__X;  
/9NQ u  
UhYeyT  
SkBa- *MC  
•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 1%Xwk2l,8b  
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。 d a we!w!  
•在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 o0^..f  
`}#(Ze*V:  
H_m(7@=  
V|KYkEl r1  
高级选项及信息 f9u^/QVS&  
•同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 <uDEDb1|l  
N ncur]  
l-xKfp`  
zJWBovT/  
正弦光栅界面 A9\m .3jo  
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 S.rlF1`  
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 ojU:RRr4l$  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: xr+K: bw  
- 脊的材料:基板的材料 3US}('  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 Hq[d!qc  
0H,1"~,w]  
(M5w:qbR  
6Ae<W7  
正弦光栅界面参数 *CZvi0&  
- 正弦光栅界面也由以下参数定义: W#87T_7T[  
•光栅周期 dOh'9kk3  
•调制深度 l4?o0;:)  
- 可以选择设置横向移位和旋转。 Ex9%i9H  
- 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。 l?v`kAMR  
N|K,{ p^li  
3IQ)%EN  
0KO_bF#EB=  
高级选项和信息 x=Z\c,@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。 H_KE^1  
s `fIeP  
.| CcUmx  
a)=WDRk  
高级选项及信息 L&M6s f$N  
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 ;> **+ezF  
Ab`mID:  
DqyJ]}|  
锯齿光栅界面 gXN#<g,:^  
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 V{@ xhW0  
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。 $~vy,^  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: Ug02G  
- 脊的材料:基板的材料 yzr>]"o  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 sKYb&2 wJ  
y>wrm:b-O  
Bf!i(gM  
Kk+IUs  
锯齿光栅界面参数 q(<#7 spz  
•锯齿光栅界面也由以下参数定义: >(5*y=\i  
- 光栅周期 e@'rY#:u  
- 调制深度 6}^0/ 76^,  
•此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 5Nc~cD%0tK  
•可以选择设置横向移位和旋转。 ^{&Vv(~!Q  
•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 v(D{_  
%"^$$$6%  
n ^P=a'+  
Cc*"cQe  
高级选项和信息 s\QhCS  
•同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 IPmSkK  
$O"S*)9  
探测器位置的注释 q<` YJ,  
关于探测器位置的注释 .|Y2'TWQ  
•在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 #PUvrA2Zl  
•如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 p'UYH t  
•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。 !Cxo4Twg  
•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)。 hZ2!UW4'  
•可以避免这些干涉效应的不良影响。 "&?F 6Pi  
PmOm>  
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