[分享]使用界面配置光栅结构 [复制链接]

摘要 F/IXqj  
g VplBF7{  
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。 C%9;~S  
%l(qyH)*  
u`O
xY  
Om,+59ua*  
本用例展示了...... odD^xg"L  
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构，例如： =rMT1  
- 矩形光栅界面 a4Qr\"Qm  
- 过渡点列表界面 Lo5itW  
- 锯齿光栅界面 -1;BwlL  
- 正弦光栅界面 Az8>^|@  
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 @7e h/|Y,  
s{4|eYR  
光栅工具箱初始化 N0,wT6.  
•初始化 [#.E=s+&  
-  开始 *Fi`o_d9[`  
光栅 %QCh#v=ks  
通用光栅光路图 >7[. {Y  
•注意：使用特殊类型的光栅，例如： 矩形形状， ^2rNty,nH  
可直接选择特定的光路图。 S!j=hj@qW  
wC+_S*M-K  
L}T:Y).  
1JMEniB+9  
光栅结构设置 *7u~`  
•首先，必须定义基板（基块“Base Block”）的厚度和材料。 c=p`5sN)  
Soy!)
c]  
•在VirtualLab中，光栅结构在所谓的堆栈（stack）中定义。 ACxOC2\n  
•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 SSEK9UX  
DK;p6_tT  
UE3(L ^  
>~8;H x].d  
•例如，选择第一个界面上的堆栈。 z-$bce9*  
DN3#W w2[r  
堆栈编辑器 :L*"OT7(6  
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中，可以从目录中添加或插入界面。 aw&:$twbM  
•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。 %5Hsd  
9JYrP6I!_  
>77N5>]e  
Cgq/#2BM  
矩形光栅界面 (99P9\[p  
azF|L"-RP  
•一种可能的界面是矩形光栅界面。 t{Ck"4Cg  
•此类界面适用于简单二元结构的配置。 A{3Aw|;  
•在此示例中，由银制成的光栅位于玻璃基板上。 #}*w &y  
•为此，增加了一个平面界面，以便将光栅结构与基块分开。 /T1zz2l~  
•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。 |:BKexjHL  
lO3W:,3_a  
bL soKe  
<+I^K 7   
矩形光栅界面 *5?a%p  
•请注意：界面的顺序始终从基板表面开始计算。 INtt0Cm9"  
•所选界面在视图中以红色突出显示。 ~b;l08 <  
d*Q:[RUf,  
•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。 8s(?zK\  
•可以在光路编辑器（Light Path Editor）中更改此材质。 feU]a5%XZ  
[!1z; /  
•堆栈周期（Stack Period）允许控制整个配置的周期。 #2l6'gWE0  
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 &9X`tCnL  
•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。 f'P}]_3(  
AT Dm$ *  
'?7th>pC  
=.NZ{G  
8fA9yQ8  
&Uq++f6  
矩形光栅界面参数 O92a*)  
•矩形光栅界面由以下参数定义 'NCxVbyYD  
- 狭缝宽度（绝对或相对）
Q M7z .  
- 光栅周期 W _j`'WN/  
- 调制深度 C/V{&/5w  
•可以选择设置横向移位和旋转。 ?g9mDe;k  
LoZ8;VU  
hDaI@_86  
$Gt1T[:QUX  
高级选项和信息 nn>< k"  
•在传播菜单中，有几个高级选项可用。 ZfalB  
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 \|^fG9M~  
•可以设置总级次数或衰逝波级次数 7 +A-S9P)  
（evanescent orders）。 Zkl:^!*  
•如果考虑金属光栅，这项功能非常实用。 $jMU|{  
•相反，在介质光栅的情况下，默认设置就足够了。 'A@[a_  
KQ'fp:5|/@  
Ch-56   
c*MSd  
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 F jdh&9Zc  
•层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 DC
S$d1  
•此外，有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 5<M
ht6"H  
•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。 $tvGS6p>  
XgY( Vv
  
Q)N$h07R  
 FkJa+ZA  
过渡点列表界面  /;LteBoY  
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 XP'Mv_!Z  
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 ^pz3L'4n  
•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。 2{naSiaq  
5MY+O\  
A6w/X`([O  
过渡点列表参数 Ht^MY  
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 B@!a@0,,_  
•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。 _i [.5  
$s2
Ty1  
*UVjN_na5  
t6 :;0[j  
•必须在周期化（Periodization）选项卡中设置此界面的周期。 *8k`m)h26  
•此处，可以定义x方向和y方向的周期。 JtYc'%OF  
•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。 6_/oVvd  
$$YLAgO4  
!fdni}f)  
c)Ft#vzg&e  
高级选项及信息 B.f
LgQK0  
•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。 PHRc*G{  
=y>P>&sI  
Gjuc"JR7  
$hB;r  
正弦光栅界面 e #l/jFJU  
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 J{72%S  
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 qg#WDx /  
•如果使用单个界面来描述光栅结构，则会自动选择材料： R`=IYnoOA  
- 脊的材料：基板的材料 jeb<qi>  
- 凹槽材料：光栅前面的材料 AEkgm^t.{  
JA7HO|  
9[5NnRv$P  
fX G+88:2  
正弦光栅界面参数 G[u_Uu=>  
- 正弦光栅界面也由以下参数定义： z.23i^Q  
•光栅周期 GV)#>PL  
•调制深度 #FF5xe
 
- 可以选择设置横向移位和旋转。 :0ND0A{K:  
- 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。 :j$K.3n  
AF D/
J  
oMda)5 &  
jM J[6qj  
高级选项和信息 a AYO(;3
  
•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。 P,AS`=z  
FsZM_0>/s  
L.(T"`-i  
] d| -r:4  
高级选项及信息 `(aU_r=  
•如果增加层数（例如，增加2倍），则离散化变得光滑。 GSV,  
eG# (9  
Kbx(^f12  
锯齿光栅界面 #l
~d  
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 dv4)fG]W;_  
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。 mquna"}N  
•如果使用单个界面来描述光栅结构，则会自动选择材料： lsW.j#yE!  
- 脊的材料：基板的材料 =Z/'|;Vd_x  
- 凹槽材料：光栅前面的材料 @&+h3dV.V  
`6j?2plZ  
4M(w<f\5F  
h0n0Dc{4  
锯齿光栅界面参数 3]'=s>UO>^  
•锯齿光栅界面也由以下参数定义： f&`v-kiAn=  
- 光栅周期 {114 [  
- 调制深度 w;H  
•此外，闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 UE7P =B  
•可以选择设置横向移位和旋转。 %H<w.]>  
•由于这是光栅界面（类似矩形和正弦型），因此不必选择周期。 K1O/>dN_\O  
9 )B>|#\  
(#c5Q&  
0x# 6L  
高级选项和信息 U'-MMwE]  
•同样，可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 iBJ*6or
z  
/G[y 24 Q  
探测器位置的注释 oBqP^uT>a|  
关于探测器位置的注释 pzU">
)  
•在VirtualLab中，探测器默认位于基板后面的空气中。 pY=?r{@  
•如果光栅包含在复杂的光学装置中，则必须这样做。 tP!sOvQ:  
•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。 g/z9bOgIX  
•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）。 rA*,)I_v@  
•可以避免这些干涉效应的不良影响。 LDV{#5J
  
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