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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。 (2p<I)t  
    NVq3h\[X  
    xPorlX)zW  
    - DE?L,9X9  
    系统内光栅建模 PuGc{kt  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 F4 :#okt  
     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。 *MZa|Xy  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 0iTh |K0  
    f,'9Bj. ~  
    &u~#bDh  
    ?Y\hC0a60  
    附着光栅堆栈 %<[U\TL`  
    !ui:0_  
     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)。 M5T4{^i  
     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。 'MY0v_  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 ~mK|~x01@  
     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)。 K%RjWX=H  
    Vs@H>97,G  
    "=3bL>\<  
         ud:5_*  
    堆栈的方向 6z ,nt  
    z"j]m_m H  
    堆栈的方向可以用两种方式指定:  mPS27z(  
    ;{f4E)t 7  
    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)。 XCUU(H  
    xfADks2w  
    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。 !pAb+6~T  
    0mi$_Ld+  
    n|AV7c  
         PiZU _~A  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 UTR`jXCg  
    +X|^ ~)tMJ  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 mVNHH!  
     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。 XAw0Nn   
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 O 6Mxp -  
    kYnp$8  
    WI}cXXUKm0  
    .LA?2N  
    高级选项和信息 uwo\FI  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 q3}WO] TBj  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 8qWN~Gk1p{  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 ^< wn  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 x#c%+  
    lXOT>$qR<  
    x_$`#m{hL5  
    b  >x03%  
    结构分解 ()o[(Hx+ph  
    gOLN7K-)  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 !@4 i:,p@  
     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。 Z+g9!@'a  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 jN T+?2  
     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。 <tto8Y j  
    l _gJC.  
    4c9 a"v  
    g#b9xTG J^  
    光栅级次通道选择 s|\\"3  
    X<mlaXwrA  
     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。 x". !&5  
     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。 gnN"6r1  
     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)。 xZ(ryE%  
    )];Bo.QA  
    *~0U4kw+  
    7^W(es  
    光栅的角度响应 &(X67  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 Ge1b_?L_  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 K7c[bhi_w  
     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。 hI 1or4V  
     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。 PWk\#dJN&  
    oe<DP7e  
    PnZC I!Mw  
    W[<ZI>mf  
    例:谐振波导光栅的角响应 ,#U[)}im  
    _"[Ls?tRX  
    $Ts;o  
    wDDNB1_ E  
    谐振波导光栅的角响应 i"d&U7Q  
    $8WWN} OC  
    #\Zr$?t|V  
     
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