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2026-01-12 08:09 |
使用界面配置光栅结构
摘要 xok8 %ZF47P%6 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。 48vKUAzx` V*5 ~A[r
`qnSq(tNq XZde}zUWn 本用例展示了...... h)fJ2]JW8W •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: }K1v=k - 矩形光栅界面 T}d%X MXq - 过渡点列表界面 Y>
ElE- - 锯齿光栅界面 [vh&o-6 - 正弦光栅界面 _;/onM •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 >Vc;s!R 8MqKS}\H 光栅工具箱初始化 D@A@5pvS •初始化 mj:X'BVA - 开始 -XBD WV 光栅 gg
$/ 通用光栅光路图 $L%gQkz_ •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, P7np
-I* 可直接选择特定的光路图。 =kFZ2/P2t( NrA?^F
ZmU7 tK m%au* 0p 光栅结构设置 :j feY •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 K,_d/(T4
EAafi<n •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 J:WO%P=Q •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 n1n->l*HGP |:)UNb?R"O
-=5]B ; H{qQ8j) •例如,选择第一个界面上的堆栈。 x[L/d"Wf )vWI{Q]r 堆栈编辑器 En-BT0o •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 kD1[6cJ!=. •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 <uq#smY f4{O~?=
X|]&K +'aG&^k4 矩形光栅界面 X'[93
C|K &IYSoA"Nz •一种可能的界面是矩形光栅界面。 o}QtKf)W •此类界面适用于简单二元结构的配置。 Ujb7uho •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 o&-c5X4 •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 A_nu:K- •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 8/4i7oOC 3hUU$|^4gm
9qe< bds1 Vm6
0aXm_ 矩形光栅界面 oW7\T!f •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 2g'o5B\* •所选界面在视图中以红色突出显示。 Zq[aC0%+
*Y"j 0Yob •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。 #\DKU@|h •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 vfnVN@ 5
#ArMX3^+w7 •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 Fh[Gq •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 EGD&/%aC •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。 [*i6?5}- r*I u6
q,ur[ &< DMeP9D
\9FWH}| svT1b'=\$I 矩形光栅界面参数 hlIh(\JZ4s •矩形光栅界面由以下参数定义 XHX$Ur9 - 狭缝宽度(绝对或相对) f3bZ*G%f - 光栅周期 @ckOLtxE> - 调制深度 >o45vB4o •可以选择设置横向移位和旋转。 6B pm+} i7 *cpNPO
7"|j.Yq$H{ R\VM6>SN'S 高级选项和信息 dF
(m!P/R •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 ]Sl]G6#Iwv •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 v8PH(d2{@ •可以设置总级次数或衰逝波级次数 >R&=mo~ (evanescent orders)。 V(/=0H/ F •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 P. V # •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 =5zx]N1r PNn-@=%
Q|3SYJf
fa=OeuI •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 0SJ7QRo|K •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。 "@h 5
SF •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 \Gzo^w •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。 gp?|UMA9. fBZ\,
@1p, P#8]m( 过渡点列表界面 JsA9Xdk` •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 vWM'}( •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 hhZUE] •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。 tWo MUp
02_37!\ x>E**a?!L 过渡点列表参数 1zz.`.R2U •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 g;M\4o •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。 ~582'-=+ Qey6E9eCA
wd=xs7Dz<p #9 Fe, •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 [;]@PKW?w •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 ;~Em,M"o •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。 GA8cA)]zOD <;?&<qMo,P
FyZ iiH4| =XT'D@q~W 高级选项及信息 o`@B*, @ •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。 o4Bl!7U gUrb\X
7%(|)3"V ]:Q7Gys 正弦光栅界面 O>![IH(L •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 CwV1~@{- •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 SwDUg}M~ •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: >VAZ^kgi - 脊的材料:基板的材料 9t$%Tc#Z - 凹槽材料:光栅前面的材料 .%@=,+nqz z~g7O4#
$LPu_FJ E"[^^<I 正弦光栅界面参数 _n3Jf<Y - 正弦光栅界面也由以下参数定义: N1V qK •光栅周期 ;5*)kX •调制深度 Wu
71q= - 可以选择设置横向移位和旋转。 VH{SE7 - 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。 W
biUz2) lB\"*K;
(VPT% l6 O ).1> 高级选项和信息 RfT#kh/5 •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 vWJhSpC[ zr0_SCh;2
#"M 'Cs Q7y6</4f 高级选项及信息 cVZCBcKC? •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 u+]v.Mt `9QrkkG+
l|-TGjsX 锯齿光栅界面 t9&z|?Vz •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 k3m|I*_\L •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 `p&ko$i2 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
-5NP@ - 脊的材料:基板的材料 [@}{sH(#Ta - 凹槽材料:光栅前面的材料 JH~v e .P=uR8
&DX9m4,y *JG?^G"l 锯齿光栅界面参数 9 Byk/&$U •锯齿光栅界面也由以下参数定义: xDBEs* - 光栅周期 IbpE@C - 调制深度 1Tn!.E * •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 1K'0ajl1A •可以选择设置横向移位和旋转。 DA
oOs}D •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 VI%879Z\e h2Ifq!(:
s,^?|Eo;0 `hM:U 高级选项和信息 k=[!{I •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 "F+
9xf&r
8w|j Z@ 探测器位置的注释 NDB ]8C 关于探测器位置的注释 z9$x9u •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 }>xgzhdT •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 $ 8w
eh3p •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。 +1p>:cih •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)。 J+&AtGq]u •可以避免这些干涉效应的不良影响。
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