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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: 2022-09-06
    /.[78:G\,  
    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。 w:[\G%yQ  
    fnU;DS] W  
    10e~Yc  
    *#CUZJN\  
    设计任务 T [2l32  
    &\M<>>IB  
    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 t\\`#gc9~i  
    &qae+p?  
    7,Q>>%/0P  
    ^1,VvLA+  
    光栅级次分析模块设置 h2m@Q={  
                           Z(a,$__  
    Dt*/tVF  
    使用常规的分束器会话2编辑器,VirtualLabFusion提供了一个指导工具,允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数 I=9sTR)  
    QNgfvy  
    5TS&NefM  
    L+2<J,   
    PFPZ]XI%F  
    1. 通过应用设计带中的结构设计,所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。2. 对于此转换,使用了薄元近似(TEA)。因此,所得到的结构与初始相位函数成正比。 WBY_%RTx  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构,需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 EHX/XM  
    YS+|n%?  
    xg_9#  
    衍射分束器表面 JY6^pC}*  
    jkfc=O6^  
    &O.lIj#F R  
    xh9Os <  
        为了进一步评估,使用了通用光栅光学设置,其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪,以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 QL`Hb p  
    *t,1(Gw|7q  
    4 oZm0  
    =' <789wT  
    6k*,Yei  
    x3Ze\N8w  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) i9j#Tu93 f  
    I7e.p m  
    zM2 _z  
    X6SWcJtSw  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 GEUC<bL+  
     薄元近似通常产生更快的结果,当结构小于波长的5倍,可能有精度问题,。 7 HM%Cd  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟,但需要更高的数值计算。 ?_nbaFQK3  
    -]k vM  
    |58xR.S'g  
    6#(==}Sm+  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 }*s`R;B|,  
    ,IDCbJ  
    6-J%Z%yT #  
        光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述,作为许多可能的输出。 ?n(OH~@$i  
    fuF!3Q  
    kBg8:bo~  
            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 ,v$Q:n|  
    VHqHG`}:  
    4Be'w`Q {  
                设计与评估结果            相位功能设计 Yh2[ nF_  
                结构设计TEA评价 ,u_ Z0S M  
    FMM评估            高度标度(公差) Dbl+izF3  
    XDohfa _  
    通用设置 m6Mko2  
    !!?TkVyEyM  
    " `FcW  
            提供多次运行文档,允许用户执行任意数量的设计,并提供根据特定标准筛选结果的选项。 ;7E c'nC4  
            通过这种方法获得了以下三个结果:我们将对其进行进一步评估。 ble[@VW|  
    #.j}:  
    纯相位传输设计 w?:tce   
    TQ5*z,CkS  
    w;;9YFBdM  
    uN8RG_Mb  
    结构设计 H5>?{(m  
    ApNS0  
    qV7 9bK  
    /odDJxJ k  
    vb`R+y@  
            更深的分析 J"~!jrzBh(  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 5yk#(i 7C  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率,从而改善均匀性。 AF\Jh+ynT!  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 z"P/Geb:O  
    QTC!vKM  
     G& m~W  
    TyhO+;  
    使用TEA进行性能评估 Kv9Z.DY  
    0p]v#z}  
    z3I |jy1  
    %X|u({(zb  
    使用FMM进行性能评估 !|Wf mU  
    rld8hFj  
    [ylRq7^e  
    zf;sdQ;4  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 )$ M2+_c  
    % :h %i|  
    10_#Z~aU  
    1Li*n6tLX`  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 Q_>W!)p Gz  
    ly:2XvV3~  
    5]xSK'6W  
    h0$Y;=YA  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 % Ai' 6  
    P; h8  
     
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