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    [技术]用于一般光学系统的光栅元件 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-11-01
    光栅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。 dSHDWu&  
    2D5StCF$O  
    U]rRQ d/:;  
    `Urhy#LC  
    系统内光栅建模 t%8BK>AHvw  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 wUJcmM;  
     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。 oQJtUP%  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 =7UsVn#o  
    V !~wj  
    1< ?4\?j  
    $%f&a3#  
    附着光栅堆栈 2&cT~ZX&'  
    '~ 47)fN  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 j1<Yg,_.p  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 )boE/4  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 J<lW<:!3]  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 Kc\fu3Q  
    RxQ*  
    xoME9u0x4  
         Q+{n-? :  
    堆栈的方向 &H+xzN  
    {n=|Db~S  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: BnY&f  
    #O&8A  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 -yg7;ff  
    19#\+LWA  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 |N]XJ)?  
    * v#o  
    4skD(au8  
         7t3!) a|lI  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 -nwypu  
    P$,Ke<  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 vP,n(reM  
     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。 5bb(/YtFy  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。  ~$J2g  
    `d(ThP;g  
    fV~[;e;U.  
    6L~n.5B~o  
    高级选项和信息 ?q [T  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 G!yP w:X  
     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。 $:^td/p J  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 8 FhdN  
     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。 B-mowmJ3dg  
    \{YU wKK/A  
    Uw:"n]G]D?  
    .RL=xb|[  
    结构分解 G+m }MOQP7  
    hqdDm  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 nr3==21Om4  
     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。 ~>XxGjxe  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 [N'h%1]\  
     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。 O".=r}  
    qxj(p o  
    uw8f ~:LT  
    cH)";] k*-  
    光栅级次通道选择 e}W)LPR!  
    k;W XB|k  
     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。 5-A\9UC*@  
     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。 e#q}F>/L  
     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)。 -n;}n:w L  
    4Po_-4  
    8cQ'dL`(  
    d d;T-wa}  
    光栅的角度响应 cc3 4e  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 LH6 vLuf  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 P93@;{c(  
     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。 @o.I;}*N  
     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。 L: x-%m%w  
    Ir]\|t  
    :gC#hmm^  
    :v 4]D4\o  
    例:谐振波导光栅的角响应 j+YJbL v  
    WEpoBP CL  
    Hx:;@_g q  
    B/C,.?Or  
    谐振波导光栅的角响应 R}ecc  
    2T`!v  
    3uMy]HUQ  
     
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