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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。 v?#W/].C+  
    `^CIOCK%  
    Ov~>* [  
    \Q MRuR.  
    系统内光栅建模 k9o LJ<.k  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 :J;*]o:  
     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。 ,wH]|`w  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 Xp_G9I,+  
    MN. $a9m  
    Jbqm?Fy4X  
    [f@[ gE  
    附着光栅堆栈 &6#Ft]6~  
    UZ 6:vmcT  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 NR0fxh  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 ^@AIXBe  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 U=\!`_f':  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 M@78.lPS  
    QMWDII&t  
    CUZ ;<Pn  
         #TKByOcD2!  
    堆栈的方向 g/e2t=qP  
    1usLCG>w{  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: ` @Tl7I\  
    KMogwulG  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 =?gDM[t^  
    je^=gnq  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 4 .d~u@=  
    0l>4Umxr{J  
    `\5u/i'Ca!  
         w>Y!5RnO  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 Jde@T h  
    A1V^Gi@i  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 }2~$"L,_  
     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。 ]Geg;[ t  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 FJ(}@U}57  
    k_hs g6Ur.  
    Dt\rMSjZ9  
    uQ'Izdm  
    高级选项和信息 YVS~|4hu?i  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 Ym5ji$!2  
     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。 QO(P_az3mg  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 }D\i1/Y  
     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。 /#xx,?~xx0  
    y ZR\(\?<  
    'n4$dv% q  
    ;{hE]jReH  
    结构分解 2qxede  
    AI\|8[kf0  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 bAZ x*qE=  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 nN$aZSb`  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 2u?k;"]V  
     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。 97SOa.@  
    ym.:I@b?6  
    Q% LQP!Kg  
    q7u bRak  
    光栅级次通道选择 Y$&+2w,)H,  
    "-a CF  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 65||]l  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 /7[X_)OG  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 Tq*K =^  
    c6_i~0W56  
    2{fPQQ;#  
    ~s4o1^6L  
    光栅的角度响应 }10ZPaHjl+  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 nYbI =_-  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 W2W4w  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 mcqLN5  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 IMtfi(Y%F  
    4J${gcju  
    /<-@8CC<  
    X[r\ Qa  
    例:谐振波导光栅的角响应 na,i(m?l  
    z6>Rv9f  
    [+4/M3J%  
    >4&s7][Q|  
    谐振波导光栅的角响应 "{"745H5  
    h#Q Sx@U6  
    k1HVvMD<  
     
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