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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
    C{m&}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。 @$U e$  
    b9("DZW;  
    2*OxA%QELM  
    [)|+F wJ  
    设计任务 |C-y}iQ:6~  
    I:;+n^N?  
    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 Q7a(P  
    oXGZK5w<l  
    'mV:@].le  
    6 =>G#  
    光栅级次分析模块设置 /lH'hcXcX  
                           A 7Y_HIo  
    dWpk='  
    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 pXW`+<g0  
    !Q)3-u  
    HeS'~Z$  
    V SAafux  
    +/N1_  
    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。 z7=fDe -  
    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。 80&D""  
    ,wK 1=7  
    >oY^Gx  
    衍射分束器表面 p_6P`Yx^e  
    vm}G[  
    yT:!%\F9  
    U[fSQ`&D  
        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。 3$_2weZxYn  
    wn84?$BGd  
    0k1MKzi Q  
    fPz=KoN  
    rPTfpeqN)  
    l l:jsm  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) C*pLq5s  
    Oz>io\P94  
    3o0IjZ=[>  
    ^H!Lp[5c  
     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。 0/Q5d,'Y[2  
     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,。 wAz,vq=x  
     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。 `A{'s %$?!  
    Z;J`5=TS  
    *k6$   
    rWe 8D/oc  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 =t.F2'<[Z  
    J/7 u7_  
    3@HIpQM3  
        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。 bZ1 0v;  
    -W^2*w   
    Q)dT(Td9~  
            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 <PQRd  
    2Q 3/-R  
    FB!z#Eim  
                设计与评估结果            相位功能设计 yu_gNro L  
                结构设计TEA评价 7b,AQ9  
    FMM评估            高度标度(公差) {~1M  
    Dauo(Uhuo  
    通用设置 ._(z~3s  
    _w%s(dzk  
    |wJ),h8/  
            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。 x`3. Wu\  
            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。 !Iko0#4i  
    %w@ig~vD'  
    纯相位传输设计 f>4+,@G   
    %Fm`Y .l  
    hhj ,rcsi  
    :z124Zf  
    结构设计 U%Ol^xl  
    lmp R>@o"  
    qIk )'!Vk  
    4SBLu%=s%  
    : n`0)g[(  
            更深的分析 bZnDd  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 ]Y$&78u8t  
    •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。 K1 6s)S'  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 rl41# 6  
    ls]Elo8h1f  
    9Mut p4#  
    9XY|V<}  
    使用TEA进行性能评估 =mAGD*NKu  
    E.Pje@d  
    {AtfK>D  
    @US '{hO1p  
    使用FMM进行性能评估 tUn&z?7bF  
    B1HQz@^  
    uk1v7# p  
    +-",2 d+g  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 =b|)Wnt2f  
    >02i8:Tp5K  
    [lrmuf  
    YU*46 hA1B  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 _4!7 zW^  
    ( / G)"]  
    =+k&&vOAn  
    &0FpP&Z(  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 Yoj~|qL  
    ,!8*g[^O  
     
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