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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
    光栅是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。 6Z3L=j  
    aoVfvz2Y  
    Gg=Y}S7:  
    =Hwlo!  
    系统内光栅建模 jou741  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 =;?afUj  
     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。 {:0TiOP5x  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 YRm6~c  
    V1Opp8  
    Ryrvu1 k  
    %d#h<e|,.  
    附着光栅堆栈 ?m>!P@ M  
    -'mTSJ.}  
     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( "<NB0y  
     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。 RO+N>Wkt  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 %RS8zN  
     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)。 0<C]9[l  
    zLda&#+  
    gkw/Rd1oG  
         R+y 9JE  
    堆栈的方向 HX p $\%A)  
    yTb#V"eR  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: 6_wj,7  
    p,K]`pt=  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 osdl dS  
    L&LK go  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 6./3w&D;  
    5.3=2/  
    wYAi-gdOi  
         kI|7o>}<   
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 ]n9gnE  
    _ ^ny(zy(  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 ]Ll<Z  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 nkAS]sC  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 vlS+UFH0  
    zIT)Hs5  
    A5[iFT>  
    MGU%"7i'}  
    高级选项和信息 ' V#$PZx  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 X&14;lu%p  
     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。 'NYW`,  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 #l?E2 U4WL  
     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。 #Li6RSeW  
    O-jpS?@  
    _(%;O:i  
      o;5ns  
    结构分解 Hru~Y}V  
    0Mu6R=s  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 ZD;1{  
     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。 ly~tB LH}  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 )j/b `V6  
     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。 O.Xhi+  
    VkJBqRzBOa  
    u]uZc~T  
    +Cg[!6[#  
    光栅级次通道选择 V+Y;  
    I92orr1  
     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。 KqhE=2,  
     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。 sRK oM  
     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)。 dp DPSI  
    *)u%KYGr  
    1 ` ={* *  
    fuao*L]  
    光栅的角度响应 m:x<maP# E  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 Oz-;2   
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 $WICyI{$  
     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。 ]7DS>%m Y(  
     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。 'S#D+oF(1~  
    s9F{UN3  
    #L`'<ge'g*  
    ZXH{9hxd  
    例:谐振波导光栅的角响应 /n-!dXi  
    +b_o2''  
    _oAWj]~rO  
    =s/UF_JN  
    谐振波导光栅的角响应 :&`,T.N.vK  
    Mp,aQ0bNS  
    |kK_B :K  
     
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