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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。 W42 iu"@  
    63\/ * NNB  
    XGYbnZ~   
    1S{D6#bE  
    系统内光栅建模 5gYRwuf  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 'u*D A|HC  
     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。 yv t.  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 %j.0G`x9 +  
    ULs\+U  
    */sS`/Lx  
    b$N 2z  
    附着光栅堆栈 >3p \m  
    Bt@^+vH ~  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 01wX`"I  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 q!.byrod  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 .+PI}[g  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 .nrMfl_  
    \UPjf]&  
    VCV"S>aVf  
          7''??X  
    堆栈的方向 [w0QZyUn  
    th  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: 8EW_V$>R  
    @:+8?qcP  
    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)。 `, OG7hg  
    n6wV.?8  
    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。 Vr]id  
    $Q&lSVQ  
    YWe{juXSw  
         *Fy2BZH%Q  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 00(on28b  
    <^&ehy:7y  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 Bal$+S  
     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。 NP0\i1P>.?  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 J[l7di5  
    r(:5kC8K  
    U;YC}r  
    GZEc l'h*  
    高级选项和信息 " un]Gc   
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 RSfQNc9Z  
     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。 qB5j;@ r  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 ). <-X^@  
     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=ar TE  
    B^1>PE  
    zNs55e.rx  
    2<i!{;u$qL  
    结构分解 bWH&P/>  
    yQ U{ zY  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 C^O VB-  
     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。 Pr3qo4t.L  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 =#;3Q~:Jl^  
     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。 urbp#G/>  
    P@Hs`=  
    J=\HO8E6>  
    Dt}JG6S  
    光栅级次通道选择 |t^E~HLm,  
    !=pn77`g >  
     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。 %aHB"vi6  
     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。 $:8x(&+/@  
     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)。 >tYm+coS  
    \.0^n3y  
    vUN22;Z\  
    r)lEofX,g+  
    光栅的角度响应 ? E1<!~  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 -z-C*%~  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 J*r*X.  
     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。 vleS2-]|  
     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。 eX?OYDDC0j  
    \MA+f~)9  
    QiQ_bB!\  
    ]_Vx{oT7  
    例:谐振波导光栅的角响应 q_Q/3rh  
    8hu<E4]L  
    0g +7uGp:  
    U\ ig:  
    谐振波导光栅的角响应 2POXj!N  
    ./- 5R|fN  
    [glLre^  
     
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