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2026-01-12 08:09 |
使用界面配置光栅结构
摘要 %j
9vX$Hj m \R@.jkZ 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。 (_s!,QUe -7C=- \]
il `C,CD @n~ND). 本用例展示了...... bOnukbJ •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
YV2pERl - 矩形光栅界面 IArpCF/"8 - 过渡点列表界面 \k$]GK- - 锯齿光栅界面 ]9~#;M%1 - 正弦光栅界面 z~A(IQO •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 IAt+S-q0 N?`GZ+5 光栅工具箱初始化 u:{.
Hn` •初始化 <7RkM - 开始 K7d1(. 光栅 BhhK| U/ 通用光栅光路图 =:0IHyB#0 •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, Si%Eimiq 可直接选择特定的光路图。 \sXmMc <iY 9cV|}3
SquqaX+< :` !mCW`Q- 光栅结构设置
M\$<g •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。
# 8-P
Q%b46" •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 'E4(!H,k •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 ]>]H:NEq _oyL*Cb
YRT}fd>R& 8)2u@sx% •例如,选择第一个界面上的堆栈。 vr]dRStr 2[bR6 T89 堆栈编辑器 r:S5x. P2 •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 R}=]UOqH- •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 n
B|C-.F 4tN~UMw?
{3yws4 :Q%yW%St$ 矩形光栅界面 %@,:RA\pm fe]T9EDA •一种可能的界面是矩形光栅界面。 C J}4V!;| •此类界面适用于简单二元结构的配置。 BM}a?nnoc •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 Zq6ebj •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 :d/:Ga5v! •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。 ^c:eXoU Q0oDl8~
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0 kv`3Y0R-" 矩形光栅界面 I[YfF •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 ^gVbVz[17 •所选界面在视图中以红色突出显示。 8B(Q7Qj
JO;`Kz_$ •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。 Z{>Y':\?< •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 1,sO =p)Yg
+r34\mAO •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 Uu<sntyv •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 "Mu$3w •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。 k@X
As Tr+Y@]"
m_Y}> Ffqn|}gb
=I*ZOE3n N_~Wu 矩形光栅界面参数 $[9V'K •矩形光栅界面由以下参数定义 ?%TM7Z4 - 狭缝宽度(绝对或相对) d(cYtM,P - 光栅周期 9hi(P*%q - 调制深度 {s^n|b} •可以选择设置横向移位和旋转。 ^*T{-U' ~8qFM
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@ F"ShT0 高级选项和信息 fxCPGj •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 a}8>(jtSt •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 uY#58?>'j •可以设置总级次数或衰逝波级次数 RyIaT (evanescent orders)。 {d5ur@G1 •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 `rFGSq$9 •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 +/ d8d .*..pf|/
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<UHf7:0V •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 MkIO0&0O •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 Kwmo)|7uPU •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 1 jd=R7 •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 [}Yci:P_ + eT
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#SOj4W q>h+Ke 过渡点列表界面 X|0`$f •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 'g,
x}6 •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 \% Ih 6 •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。 @G&xq"Fg7
2G*#Czr" Q#AHEm{9;s 过渡点列表参数 m,"tdVo . •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 X_yU"U •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。 =*G'.D /* (4gQe6tA
U0=zuRr n =Qq^=3@h •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 00
,jneF •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 1T^L) %&p_ •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。 23?0'AU mAERZ<I
v[=E f rm;"98~zJ? 高级选项及信息 3S21DC@Y •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。 9O_N
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*y$r y] DFH6.0UW 正弦光栅界面 Oc3%pb; •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 qt;Tfuo •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 <W{0@?y •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: QxL
FN(d - 脊的材料:基板的材料 {;~iq - 凹槽材料:光栅前面的材料 pIjVJ9+j \d`Sz
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#Ob 正弦光栅界面参数 $+N^ s^ - 正弦光栅界面也由以下参数定义: J<O_N~$$* •光栅周期 nlnJJM&J$ •调制深度 'Z9F0l"Nr - 可以选择设置横向移位和旋转。 .OUE'5e p - 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。 f@g *a.*Ha
u{d` -JQg{A 高级选项和信息 |}Lgo"cTC •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。 HK.J/Zr 1W7BN~p14
J4X35H=Z i)DXb 高级选项及信息 2geC3v% 0o •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 qa?y lR"kA QyQ8M1m
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<$ 锯齿光栅界面 |g!#
\ •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 F4{<;4N0 •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 jgIzB1H •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: boon=;{p - 脊的材料:基板的材料 hgltD8, - 凹槽材料:光栅前面的材料 (o\~2e: K>eG5tt
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v\FD~ 锯齿光栅界面参数 '& :"/4@) •锯齿光栅界面也由以下参数定义: iHB)wC`u - 光栅周期 b>WT-.b0 - 调制深度 55\mQ|.Jn •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 mAa]Et. •可以选择设置横向移位和旋转。 ;{20Heuz •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 p-k qX }IL@j A
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vD<6qf @xEQ<g 高级选项和信息 !HYqM(|{. •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 '~0&m]N
?CDq^)T[ 探测器位置的注释 ],|B4\b ; 关于探测器位置的注释 470Pig>I8 •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 m6D4J=59 •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 lla96\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。 o5uwa{v •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)。 ZxQP,Ys_Y •可以避免这些干涉效应的不良影响。 ~O6=dR
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