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2026-01-12 08:09 |
使用界面配置光栅结构
摘要
F/Goq` SX4*804a_ 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。 Koa9W>! w[~G^x&
wMa8HeBE\ Q_mphW:[ 本用例展示了...... >hunV'vu' •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: ;hj lRQ\ - 矩形光栅界面 -cqE^qAdX - 过渡点列表界面 E@}F^0c - 锯齿光栅界面 mV0,T*}e - 正弦光栅界面 Hv6h7- •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 dX(JV' 18A 1?@HOu 光栅工具箱初始化 \w9}O2lL •初始化 ]#0 ( - 开始 "Eh=@?]S_ 光栅 87
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通用光栅光路图 8SRR)O[)} •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, eORXyh\K 可直接选择特定的光路图。 ^eW<-n@^ 9a`LrB
M7#!Y= Vl.,e1)6 光栅结构设置 Gp%po@A& •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 ^ h=QpH
=VC18yA •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 hSehJjEoM •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 -()WTdIy 96WzgHPWo
7# AIX], J4bP(=w! •例如,选择第一个界面上的堆栈。 vh,(]t D4%J!L<P 堆栈编辑器 ;"dX]": •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 \ `Hp/D1 •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。 c4z&HQd RZ6y5
%QP[/5vQ 0E.N3iU 矩形光栅界面 oR#W@OK@is 0O3O^
0 •一种可能的界面是矩形光栅界面。 G,C`+1$* •此类界面适用于简单二元结构的配置。 ?(ORk|)kU •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 Po ?MTA •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 n;Bb/Z!~ •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 M9)4ihK 0%%1:W-
?Q:SVxzUd !}Xoqamm 矩形光栅界面 u\LNJo| B •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 pRQ7rT',v •所选界面在视图中以红色突出显示。 KL \>-
sL@\,]Y •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 ~ QRjl •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 [O3:?BNY
?%3dgQB' •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 ?/|Xie •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 ?LMQz= •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 HK)m^!= )kep:-wm
qU26i"GHp 1!uBzO6/$
LR=Ji7 $+j1^ 矩形光栅界面参数 "B'c;0@q •矩形光栅界面由以下参数定义 ixA.b#!1 - 狭缝宽度(绝对或相对) Fk=SkSky - 光栅周期 IiE6i43 - 调制深度 W.3b]zcV •可以选择设置横向移位和旋转。 B*tYp EE9w^.3a
cWW?@_ )<5k+O~ 高级选项和信息 I>?oVY6M@u •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 fkI 5~Y| •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
_X#R v2a •可以设置总级次数或衰逝波级次数 36.,:!%p (evanescent orders)。 \2@J^O1, •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 4iA F<|6s •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 +b 6R G&S2U=KdV%
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.K. pGD@R=8 •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 VAiJL •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 &tH?m;V •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 !(lcUdBd •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 ?/YAB Y}L X['9;1Xr
'=0}2sF> +W4}&S 过渡点列表界面 v+LJx •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
GK/Po51 •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 HAjl[c •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 )-
W1Wtom
Et3I(X3 Db"mq'vT 过渡点列表参数 F*P0=DD •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 l~E~! MR •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 o*Qa*<n gGMfy]]R
<>6j>w_| CM?:\$ 4 •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 c'2/ C5 •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 _v&fIo •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 nL
5tHz:e uG\~Hxqw7O
PCl5,]B} >[ B.y 高级选项及信息 ny{C,1QG •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 6\8d6x> ) lUS' I
(H_dZL [NSslVr 正弦光栅界面 [[|#}D:L •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 -,")GA+[7 •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 yz68g?" •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: 2iNLm6" - 脊的材料:基板的材料 {JfQQP&FV - 凹槽材料:光栅前面的材料 [oh06_rB -m@c{&r
e)uC R&|.Lvmc/ 正弦光栅界面参数 D;YfQQr - 正弦光栅界面也由以下参数定义: m]jA( •光栅周期 |mtW) •调制深度 V&f*+!!2 - 可以选择设置横向移位和旋转。 `Na()r$T - 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。
YNBM\Q TipH}
;g0s1nz S#]]h/ 高级选项和信息 ^$ Y9.IH" •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。 xJ3C^b%H jC&fnt,O
r<0E[~ J2qsZ 高级选项及信息 &>qUT]w •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 .,u>WIUxj m]?Z_*1
IRbyW?/Xv 锯齿光栅界面 h@`Rk •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 }{F)Ren •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 OG}890$n •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: h8(#\E - 脊的材料:基板的材料 Ovt]3`U9J - 凹槽材料:光栅前面的材料 PtkMzhX WRZpu95v
Kxr{Nx P8m0]T.&x 锯齿光栅界面参数 +,spC`M6h •锯齿光栅界面也由以下参数定义: c~U0&V_`j - 光栅周期 w>2lG3H< - 调制深度 J#`7! •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 k^}[+IFJ •可以选择设置横向移位和旋转。 /!ElAL
•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 nWsRauY <PSz`)SN
L$=R/l NAo.79 高级选项和信息 N[
=I •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 8fqabR
+ nR("Il 探测器位置的注释 jnqp"
Ult> 关于探测器位置的注释 !EIH"`>! •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 <pk*z9 •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 [6TI_U~ •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。 ^X&`YXjuN •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)。 6Y2,fW8i, •可以避免这些干涉效应的不良影响。 | +;ZC y
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