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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。 Yc|uD-y  
    f\ 'T_  
    5?w.rcN[j  
    bi.wYp(*6L  
    系统内光栅建模 *Z; r B  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 w763 zi{  
     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。 ^zg acn  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 ,m:L2 -J@  
    7k'gt/#up  
    GB =bG%Tb  
    2$ tQ @r  
    附着光栅堆栈 w:Ra7ExP  
    AX;c}0g  
     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)。 =DC 3a3&%  
     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。 `w+1C&>^[  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 |kc@L`7s  
     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)。 |z*>ixK  
    6@YH#{~Zpv  
    c0ZaFJ  
         dlR_ckp  
    堆栈的方向 `XgFga)  
    PS}73Y#  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: d@ (vg  
    ({ k7#1 h8  
    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)。 >pdnCv_c  
    ?oKL &I@  
    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。 ^V .'^=l  
    r]T0+oQ>  
    9`Vc  
         >f@ G>H)+  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 CN\=9Rvs  
    fEwifSp.  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 Sc_5FX\Yx  
     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。 `tVy_/3(9  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 MUwxgAG`G  
    d.AC%&W  
    |r !G,  
    I_>`hTiR  
    高级选项和信息 n[CoS  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 8R?I`M_b  
     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。 CA*~2|  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 h.}u?{  
     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。 ) EXJ   
    `0@z"D5c  
    q3+8]-9|5  
    FmD +8=  
    结构分解 W;TJenv  
    P=gJAE5  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 x0<^<D&Q  
     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。 FN\GE\H  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 Q0>q:aj\  
     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。 1-o V-K  
    y-a|Lu*  
    m\-PU z&C  
    A ~&+F>Z  
    光栅级次通道选择 ?cK]C2Ak  
    ~ffwLgu!  
     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。 +t"j-}xzE  
     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。 >];"N{ A  
     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)。 eaAPKx  
    GFL-.? 0  
    Pm?B 9S  
    ;?~ 9hN!  
    光栅的角度响应 7I >J$"  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 (STx$cya  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 1<,/ -H  
     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。 m~>@BCn;  
     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。 sE9Ckc5  
    BS2?!;,8  
    nk/vGa4  
    %5Rq1$D  
    例:谐振波导光栅的角响应 w}`3 d@  
    2w4MJ,Uw  
    &t3Jv{  
    sfI N)jh  
    谐振波导光栅的角响应 Ac\W\=QvB  
    ~L'nz quF  
    } 0{B  
     
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