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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。 /!FWuRe^  
    5t:8.%<UK  
    HaNboYW_K  
    YhKZ|@  
    系统内光栅建模 WV<tyx9Z  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 _uxPx21g}  
     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。 m7]hJ,0  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 @ CsV]97`  
    V-O(U*]  
    Tt# bg1  
    Do-^S:.  
    附着光栅堆栈 QOFvsJ<s  
    ~.tvrx g  
     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)。 3SG?W_  
     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。 P!g-X%ngo  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 P~CrtTss  
     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)。 9>*c_  
    N0TeqOi4Y  
    n[+'OU[  
         q ojXrSb"y  
    堆栈的方向 JMV50 y  
    ,32xcj}j)r  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: PBqy F  
    :>3=gex@^0  
    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)。 @|-OJ4[5  
    @M;(K<%h  
    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。 o=+Z.-q  
    mNmUUj9z  
    *dE^-dm#  
         ZXiRw)rM  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 I`B'1"{  
    L_O$>c  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 #B}?Zg  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 {eZ{]  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 C0 ) Z6  
    C*~aSl7  
    %IZ)3x3l  
    ! >.vh]8g  
    高级选项和信息 M].8HwC+  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 y=N"=Z  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 9M$/=>^ Z  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 1 i|.h  
     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。 $^%N U  
    ETw]! br  
    5 9 2;W-y  
    4cgIEw[6  
    结构分解 n]? WCG}cd  
    kToOIx  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 >%%=0!,yX  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 gSi5u# }J  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 70gg4BS  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 _9If/RD  
    UsW5d]i}Y  
    b{[*N  
    y;`eDS'0.N  
    光栅级次通道选择 %_)zWlN  
    Cnh|D^{s  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 /p`&;/V|  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 Epjff@ 7A  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 e<+<lj "  
    :[7lTp   
    MgJ5B(c  
    ocA]M=3~k  
    光栅的角度响应 "~+.Af  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 /'&;Q7!)  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 H#(<-)j0_  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 n~r 9!m$<  
     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。 QApyP CH  
    <4X?EYaTq  
    R,0Oq5  
    Z5)eREi=  
    例:谐振波导光栅的角响应 @z,*K_AKr  
    ~l4f{uOD>]  
    `lCuU~~ag  
    K&`Awv  
    谐振波导光栅的角响应 00<{:  
    8I#D`yVKc  
    W'$kZ/%[  
     
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