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2026-05-13 14:34 |
用于一般光学系统的光栅元件
摘要 iB`m!g6$ 'huLv(Uu 光栅是光学中最常用的衍射元件之一。如今,它们经常被用于复杂的系统中,并与其他元件一起工作。在这种情况下,非常需要将光栅不仅仅是作为孤立的元件来模拟,而是与系统的其余部分结合,以评估整个系统性能。VirtualLab Fusion提供了一个独特的光栅元件,允许在光路中轻松地包含各种不同形状的光栅,无论是一维周期光栅(层状),二维周期光栅,或体(布拉格)光栅。本用例介绍了该元件的功能,包括光栅级次的设置和堆栈的定位。 `F@yZ4L3S x1et,&,
lo#,zd~ *$1)&2i 系统内光栅建模 aU! UY( 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 "8I4]' 这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 g/J!U8W" 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 z=U!D `]v ^s*} 0
H6eGLg={ F*=RP$sj 附着光栅堆栈 gr=`_k4~1 qG qu/$bh 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 ;a`X|N9 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 :KLD~k7yA( 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 ^J_hkw~gO 所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 /~[R
u `<n:D`{dZ
5dk,!Cjg `vSsgG 堆栈的方向 ZIp=JR8o$ QFYy$T+W 堆栈的方向可以用两种方式指定: ^xwFjQXx 86g+c 它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 2'U9!.o Ul
Iw&U 请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 xTMTkVa+B 3@L%#]xwi
\t@`]QzG: (% P=#vZ 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 d#Ajb Ah6x2(: 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 pg)g&ifKl 然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 $ Zr,- 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 +IYSWR MV}]i@V
t,,^^ll mtHz6+ 高级选项和信息 GB3B4)cX4Y 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 KoJG!Rm 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 f,>i%. 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 kVv
<tw 如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 ]w>fnew ,be?GAq
@`D6F;R z%tu6_4j 结构分解 8)8oR&(f F.D1;,x 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 ".?{Y(~ 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 )g_zPt 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 m=B0!Z1xx 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 rgKn=8+a Yur)_m
[i7)E]*oTA V bOLTc 光栅级次通道选择 c&-$?f
r I >Q,]S1h 可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 9G+rxyWMW 并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 ~+yo;[1Yc 光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 wtS*w T(^8ki
C/Bx_j(( T9-a
uK0d 光栅的角度响应 0K0=Ob^(e 在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 FSs$ ]
d; 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 1o 78e2B 不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 z
5+]Z a~ 为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 PSS/JFZ^ z,YUguc|
-U[`pUY?f agT[y/gb 例:谐振波导光栅的角响应 DW&')gfQ }#5roNH~Z
\3?;[xD fcXk]W 谐振波导光栅的角响应 Z3>3&|& .MARF
6D"`FPC 文件信息 |o=ST
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