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infotek 2026-01-12 08:09

使用界面配置光栅结构

摘要 ;<leKcvhQ&  
EVoE szR  
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。 rwGKfoKI  
,T2G~^0  
`QXErw  
JU4q zi  
本用例展示了...... nw-I|PVTNa  
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: o LvZ   
- 矩形光栅界面 B>2tZZko  
- 过渡点列表界面 Z l*X?5u  
- 锯齿光栅界面 5=f|7yl  
- 正弦光栅界面 ,v{rCxFtvU  
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 kXf'5p1  
JYTP 2  
光栅工具箱初始化 }I :OsAw  
•初始化 "sG=wjcw^  
-  开始 1;{Rhu7* k  
光栅 -?0qf,W.  
通用光栅光路图  rwI  
•注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, 8?%-'z.  
可直接选择特定的光路图。 RO.k]x6  
E160A5BTx  
q}]XYys  
<TP=oq?I/  
光栅结构设置 kO}AxeQ  
•首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 {DR`;ea])1  
l?Ya"C`FL  
•在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 7R`mf   
•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 a]MX)?  
sJDas,7>  
<"_d]?,  
} q$ WvY/  
•例如,选择第一个界面上的堆栈。 \ioH\9  
c`o7d)_Ke  
堆栈编辑器 QDhOhGK  
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 #*KNPh  
•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。 8p:j&F  
o}$ EG  
PF53mUs4  
.dav8n*  
矩形光栅界面 %oO4|JkJX  
 0}CGuws  
•一种可能的界面是矩形光栅界面。 )/wk ( O+  
•此类界面适用于简单二元结构的配置。 ?W)A   
•在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 ]]*7\ :cb  
•为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 hUF5fZqii  
•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。 zaK#Z?V}  
LS917ci-  
 m5r7  
P3=W|81e  
矩形光栅界面 hX=A)73(  
•请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 pNKhc#-w  
•所选界面在视图中以红色突出显示。 < Pky9o;  
f>N!wgo[  
•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。 IkGfnXJ  
•可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 IWY;="  
D>LZP!  
•堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 e=+?K5q{P(  
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 6 BCf:mqP  
•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。 #3+!ee27#  
U4b0*`o  
s;6CExH  
<OIIoB?t  
x;8A!8w  
H{=21\a\  
矩形光栅界面参数 !lj| cT9  
•矩形光栅界面由以下参数定义 R~S;sJ& c  
- 狭缝宽度(绝对或相对) Z7=`VNHc  
- 光栅周期 #~<0t(3Q  
- 调制深度 _t Yx~J2.Q  
•可以选择设置横向移位和旋转。 .%L?J E  
n:{qC{D-qS  
M)2VcDy  
;n&t>pBM  
高级选项和信息 @ < Q|5  
•在传播菜单中,有几个高级选项可用。 5nKj )RH7M  
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 1f":HnLRM  
•可以设置总级次数或衰逝波级次数 x3o ]U)^  
(evanescent orders)。 !X;1}  
•如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 7G/1VeVjB  
•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 $3s@}vLd  
d'G0m9u2  
\uaJ @{Vug  
CnG+Mc^  
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 V7Ek-2M  
•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。 TX&Jt%  
•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 $w);5o  
•分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 cT!\{ ~  
lXjXqk\  
"O%gFye  
'a\%L:`  
过渡点列表界面 XYZ4TeW\1  
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 )|DM~%$QM  
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 E: $P=%b  
•同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 mjKS{  
r}mbXvn  
Y]B)'[=h  
过渡点列表参数 z$?~Y(EY  
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 aPm`^ q  
•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。 Na?!;1]_  
{;:/-0s  
1ke g9]  
k{Me[B  
•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 93` AWg/T  
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。 X;"Sx#U  
•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。 {ZI)nQ{  
{6_|/KE9_  
Zw ^kmSL"  
#]ypHVE  
高级选项及信息 cM$P`{QrM  
•同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 ).sRv6/c  
to=y#$_  
YW60q0:  
g!+| I  
正弦光栅界面 "3)4vuX@;c  
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 Ns7(j-  
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 t\%HX.8[;%  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: Ipq"E  
- 脊的材料:基板的材料  Pyb Z)5u  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 Pl"Nus   
JAQb{KefdO  
S/ODq L|  
9Bw|(J  
正弦光栅界面参数 uoX:^'q   
- 正弦光栅界面也由以下参数定义: r?Wk<>%>  
•光栅周期 EuyXgK>g  
•调制深度 ZRg;/sX]  
- 可以选择设置横向移位和旋转。 GJtZ&H  
- 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。 z2QP)150  
fM^qQM[lG  
*2 2nVKi {  
b#hDHSdZ,  
高级选项和信息 IbP#_Vt  
•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。 7lBAxqr2  
}A7j/uy}s  
_PlKhv}  
jkt_5+S  
高级选项及信息 f'VX Y-  
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 nAjO6g6E  
 \V*xWS  
0^RXGN  
锯齿光栅界面 4bn(zyP  
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 #R.-KUW:  
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。 "vyNxZE  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: aW`Lec{.  
- 脊的材料:基板的材料 Ooq! 0g  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 .b6VQCS~9  
m|:_]/*qE  
&qr;IL7'  
_J? Dq  
锯齿光栅界面参数 B3 5E8/  
•锯齿光栅界面也由以下参数定义: 6DuEL=C  
- 光栅周期 "0cID3A$  
- 调制深度 JAX*hGhkh  
•此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 Yo("U8:XX  
•可以选择设置横向移位和旋转。 nY`RR C  
•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 "G@g" gP  
e^[H[d.WMC  
<RG|Dx[:=  
A3S<.. g2  
高级选项和信息 YGPy@-,E  
•同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。  )8UWhl=  
/(BMG/Tb  
探测器位置的注释 tGl;@V@Qj  
关于探测器位置的注释 O2BDL1o  
•在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 j(k: @  
•如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 ?}a;}Q 6  
•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。 mHBnC&-/  
•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)。 )l[M Q4vWW  
•可以避免这些干涉效应的不良影响。 yzLpK;  
mA*AeP_$  
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