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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。 >(gbUW  
    |UQGZ  
    rB =c  
    f 0/q{*  
    系统内光栅建模 >b*}Td~J  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 oPxh+|0?  
     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。 ;%/}(&E2  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 TaG (sRI  
    / 7 R0w  
    SG)|4$"  
    hC!8-uBK5<  
    附着光栅堆栈 >)F)@KAuN4  
    /p{$HkVw  
     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)。 qwuA[QkPi  
     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。 &7w*=f8I  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 |x ir93|  
     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)。 x qj@T^y  
    _]kw |[)  
    g|{Ru  
         W> $mU&ew[  
    堆栈的方向 K!tM "`a  
    hIo ^/_K  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: "2 qivJ  
    /,9n1|FrG  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 8J0#lu  
    6 Znt   
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 xQs._YY  
    n?NUnFA  
    JF9r[%  
         =nUzBL%~  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 J'yiVneMw  
    Y-v6M3$  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 RAoY`AWI  
     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。 WHR6/H  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 ^}Gu'!z9D  
    BKfoeN)%  
    #PMi6q~Z  
    K^[Dz\ov5  
    高级选项和信息 %xwtG:IKEV  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ghaO#kI  
     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。 oazy%n(KZ  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。  rUBc5@|  
     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。 z4s{a(Tsd  
    aB~=WWLR\  
    (+.R8  
    l\&Tw[O  
    结构分解 K]>X31Ho  
    n{z!L-x^b  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 K;~I ;G  
     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。 %H7H0 %qW  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 hODq& 9!  
     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。 TE@bV9a  
    C <q@C!A  
    <w0$0ku  
    ]= 9^wS  
    光栅级次通道选择 \r&9PkHWo  
    b[my5O l  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 w4;1 ('  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 DZU} p  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 `j(-y`fo  
    e-YMFJtoK}  
    \']_y\  
    {GQRJ8m  
    光栅的角度响应 c~n:xblv  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 e~Z>C>J  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 -e_L2<7  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 fqD1Ej  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 h$a% PaVf  
    cDLjjK7:   
    j# !U6T  
    q,2 +\i  
    例:谐振波导光栅的角响应 P(~vqo>!  
    5VK.Zs\  
    nB#XQ8Nzx^  
    6e :#x:O  
    谐振波导光栅的角响应 c>yqq'  
    >jg"y  
    629 #t`W\  
     
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