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    [技术]非近轴衍射分束器的设计与严格分析 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 %56pP"w  
    P{)H7B>  
    直接设计非近轴衍射分束器仍然是一个挑战。由于衍射角相当大,元件的特征尺寸与工作波长在相同的数量级上。因此,设计过程超出了近轴建模方法。因此,在这个例子中,迭代傅里叶变换算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始设计结构,和傅里叶模态方法(FMM)随后应用于严格的性能评估。 ?u"(^93f  
    K6KEdXM4  
    vY *p][$  
    VXQS~#dQj  
    设计任务 m}:";>?#  
    VxjEKc  
    使用近轴近似的衍射1:7×7分束器的初步设计通过严格分析,进一步优化零阶均匀性和影响 _t6siB_u  
    8V_ ]}W  
    ZB:Fjq  
    j$T2ff6  
    光栅级次分析模块设置 PtO-%I<N  
                           ^8.R 'Yq  
    q?[{fcNh$  
    使用常规的分束器会话2编辑器,VirtualLabFusion提供了一个指导工具,允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数 mvVVPf9  
    ^c< <I-o|  
    u9:;ft{}N  
    \cPGyeq  
    c[!e*n!y  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 +6*oO|   
    2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 SjKIn-  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 $%;NX[>j  
    4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 TcZ Ci^1F  
    .Y_RI&B!L  
    AS|gi!OVA  
    衍射分束器表面 dS0G+3J&+E  
    <%JdQ82?  
    wC!(STu  
    ]SBv3Q0D7  
    为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 &w2.b:HF  
    YM3oqS D  
    { YJ.BWr  
    (loUO;S=  
    pTGq4v@6x  
    vH# US  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) #Q 2$v;  
    ^>GL<1 1  
    m4 E 6L  
    $msT,$NJ  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 PfnhE>[>cf  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 Vt n$*ML  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 $Y$!nPO  
    zY[6Ia{L  
    IAnY+= ^  
    n.$<D[@  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 xVfJ ]Y  
    85 "DS-+e  
    s=q\BmG  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 q5lRc=.b[  
    hx)Ed  
    rcxV ,<[B  
    使用可编程光栅分析仪,用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 ~rpYZLH/:0  
    v&H&+:<  
    #%k5s?cP@  
    设计与评估结果 n9bX[+#d  
    相位功能设计 SnQ$  
    结构设计 ,>{4*PM(  
    TEA评价 c1|o^eZ  
    FMM评估 xhUQ.(S`r6  
    高度标度(公差)
    t~5>PS  
    (4M#(I~cE  
    通用设置 eqeVz`  
    >%#J8  
    mWmDH74  
    提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 l,6="5t  
    通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。
    8"oS1W  
    7dPA>5"XD  
    (y~da~  
    纯相位传输设计
    4yRT!k}o  
    rZJp>Q)s  
    bI]1!bi]i  
    eDaVoc3  
    结构设计 %3xH<$Gq5  
    T]CvfvO5  
    Ao{wd1  
    /^#} \<;  
    G92=b *x/  
    更深的分析 6K`frt  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 !Toq~,a8?  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 E8%O+x}  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 O,^,G<`  
    >^<qke  
    ,0-   
    j{p0yuZ)<  
    使用TEA进行性能评估 !29 Rl`9  
    )x( *T  
    e#_xDR:  
    P Cw.NJd$  
    使用FMM进行性能评估 *:YW@Gbm  
    K<s\:$VVh  
    5n(p 1OM2q  
    r\Man'h$  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 m{b(^K9}  
    cG"jrQ  
    z2"2Xqy<U  
    UKX'A)$  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 Gc@ENE f  
    Bljh'Qp>C  
    vKaX,)P;?  
    "}PmAr e  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 =FwFqjvl  
    c!kbHZ<Z  
    L Q;JtLu1  
    :Ur%.0  
    VirtualLab Fusion技术 VLQfuh;  
    {`J7>K  
    bz}T}nj  
    T \0e8"iZ  
     
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