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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。 $D1ha CL YI g(^>sq
;=y"Z^ I/`"lAFe 本用例展示了...... U05;qKgkDF •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: A`n>9|R - 矩形光栅界面 3>KEl^1DB - 过渡点列表界面 z:>cQUYl - 锯齿光栅界面 VHxBs - 正弦光栅界面 /W/e%. •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 =]%JTGdp( 6Ijt2c'A} 光栅工具箱初始化 |-Uh3WUE6 •初始化 CRK%^3g - 开始 9MMCWMV 光栅 F_Y]>,U 通用光栅光路图 4j#y?^s •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, vqSpF6F
q 可直接选择特定的光路图。 BpZ~6WtBq %T({;/
nGH6D2!F G-d7}Uz? 光栅结构设置 'z ?Hv •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 wXIRn?z
'JOUx_@z •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 P_(8+)ud- •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 50cVS)hG6d #*o0n>O
Zw]"p63eMa }bb,Iib •例如,选择第一个界面上的堆栈。 [E1qv; ek][^^4o 堆栈编辑器 1Gsh%0r3 •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 aJ'Fn •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 ~CNB3r5R d4| )=
YnEyL2SuU Tqt-zX|> 矩形光栅界面 ?2]fE[SqY g(@F`W[ •一种可能的界面是矩形光栅界面。 yaR>?[h •此类界面适用于简单二元结构的配置。 y98FEG#S} •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 .C'\U[A{ •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 "^#O7.oVi+ •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 CD&a_-'z$K Va8
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,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^
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1aAOT6h •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 w){B$X •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 s ~Eo]e •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 U1YqyG8 y!b"Cj
jj{:=lZB Y2L{oQ.C2
A[l
)>: WsHDIp 矩形光栅界面参数 d:'{h"M6 •矩形光栅界面由以下参数定义 TAYh#T=S - 狭缝宽度(绝对或相对) tj;47UtH - 光栅周期 5iw\F!op: - 调制深度 ^(q .f=I!a •可以选择设置横向移位和旋转。 -HF?1c /dCsZA
<V^o.4mOg> E-WpsNJ)X 高级选项和信息 QBa+xI_
J •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 -C2!`/U •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 jRsl/dmy •可以设置总级次数或衰逝波级次数 6 wN*d 5 (evanescent orders)。 Ce+:9} [ •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 \|>%/P •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 ;`
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:q/s%`ob ,a>Dv@$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。 jGouwta
^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)?$v3 - 凹槽材料:光栅前面的材料 CA|l|
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正弦光栅界面参数 GH':Yk - 正弦光栅界面也由以下参数定义: ];CIo>
b_( •光栅周期 y_>DszRN`u •调制深度 HY_>sD - 可以选择设置横向移位和旋转。 \s[L=^! - 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。 Y'000#+ 4RctYMz
<r <{4\%} e<uf)K=(C 高级选项和信息 eaO'|@;{~ •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 ,~,q0PA7J ;07$ 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`/
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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。 wQhu U •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&
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