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infotek 2026-05-13 14:34

用于一般光学系统的光栅元件

摘要 NE@P8pQ>  
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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。 tqU8>d0^  
hnv0Loe.IW  
3TKl  
fp"GdkO#}i  
系统内光栅建模 ,0n=*o@W  
 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 y$?O0S%F  
 这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 *jy"g64j  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 MV?sr[V-oP  
CyJZip  
j<vU[J+gx~  
GS!1K(7  
附着光栅堆栈 x=44ITe1n[  
Dr#V^"Dte  
 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 5S #6{Y =  
 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 p/jAr+XM  
 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 N*Xl0m(Q  
 所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 /.m}y$@GV  
zvbz3a  
E._/PB  
AyMbwCR"X  
堆栈的方向 aDX4}`u  
C2K<CDVw  
堆栈的方向可以用两种方式指定: IpsV4nmnz-  
S!~p/bB[+I  
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)。 z%/<|`  7  
+ hMF\@  
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。 d|$-l:(J  
j(Tk6S  
 W o$UV  
?Q}3X-xy  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ;0E[ ; L!  
N|s8PIcSp  
 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 d/Fy0=0  
 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。 :N:e3$c  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 LQa1p  
cN#f$  
kX'a*AG  
@|Hx >|p  
高级选项和信息 KKJa?e`C  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 \1#!% I=.  
 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。 78u=Jz6  
 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 =&;}#A%m  
 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。 -<gQ>`(0  
yI*h"?7T  
vjXCArS  
 B*Q  
结构分解 ZY> u4v.  
4S,/Z{ J.  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 w'!J   
 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。 ZUeA&&{  
 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 c jBHczkY  
 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。 AV["%$ :  
05vu{>  
~dj4Q eu  
R{Qvpd$y  
光栅级次通道选择 G X>T~i\f8  
Zl`sY5{1  
 可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 tM{U6k  
 并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 d`4@aoM  
 光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 jj"?#`cW  
.(8eWc YK  
O(f&0h !  
~6:y@4&F  
光栅的角度响应 I~I$/j]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。 KdTna6nY  
 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 QCk(qlN'h9  
 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。 b'~IFNt*^  
 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。 J*CfG;Y:  
}X*.Vv A  
'P?DZE  
) _O 6_  
例:谐振波导光栅的角响应 #pw=HHq*(  
T~'9p`IW  
B[Fuyy?  
;P4tqY@  
谐振波导光栅的角响应 hV4B?##O  
k/ ZuFTN  
P(BV J_n  
文件信息 = g)G!  
P&@[ j0  
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