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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。 a^^OI|?  
    Pf;RJeD  
    :^qUr`)  
    ?=1i:h  
    系统内光栅建模 i+Mg[x$.  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 D+N@l"U{  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 Bs|#7mA[  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 fh66Gn,  
    "rc QS H  
    ;mr*$Iu7|  
    |Om9(xT  
    附着光栅堆栈 !s ! el;G  
    k nzo6  
     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)。 9 &Ry51  
     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。 "Er8RUJA  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 aI|X~b  
     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)。 In;P33'p  
    i7rk%q  
    eYn/F~5-  
         >6W#v[  
    堆栈的方向 :c Er{U8  
    }jP/XO1f  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: D(Q]ddUi'  
    DGw*BN%`  
    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)。 '*Tt$0#o  
    .]a`-Ofn  
    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。 loHMQKy@  
    {lUaN0O:  
    [\%a7ji#  
         Z N&9qw*  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 iSfRo 31  
    $"}[\>e*{  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 |N3#of(  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 )cL`$h4DD  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 ><. *5q  
    KdzV^6K<c  
    t! u>l  
    cxFyN ;7  
    高级选项和信息 )>iPx.hVSS  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 16nU`TN  
     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。 ;!7M<T$&  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 c+O:n:L  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 wbk$(P'gN  
    : w>R|]  
    RSw; b.t7  
    sXT8jLIf  
    结构分解 - (q7"h  
    <(xro/  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 fP8bWZ{  
     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。 (\wV)c9  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 3Tc90p l*t  
     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。 83aWMmA(1  
    CHjm7  
    <^W5UU#Pg  
    vIZFI  
    光栅级次通道选择 `D$RL*C;M`  
    7h:EU7  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 u@`y/,PX  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 O*n@!ye  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 Adfnd  
    _fHj8- s/  
    & IsPqO  
    }^b  
    光栅的角度响应 Id>I.e4  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 *D`$oK,U  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 ; 3sjTqD  
     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。 )t:8;;W@Ir  
     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。 w6-<HPW<S  
    [9F  
    s"2+H}u   
    rd=+[:7L  
    例:谐振波导光栅的角响应 0xaK"\Q   
    PIoBKCJ  
    |eJR3o  
    \>{;,f  
    谐振波导光栅的角响应 TZ}y%iU:mB  
    EN8xn9M?  
    41Ab,  
     
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