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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。 1RtbQ{2F;  
    +fd^$Qd%K  
    io]e]m%  
    /x6,"M[97  
    系统内光栅建模 ]-$0?/`p8  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 CL*i,9:NR  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 yIwAJl7Xf  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 _u^ S[  
    Rld1pX2v  
    Y5~_y?BX  
    \e5bxc  
    附着光栅堆栈 ta*B#2D>  
    _|x b)_  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 /++CwRz@Gm  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 ?hh 4M  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 -<gGNj.x-  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 v1yNVs \}  
    Z-RgN  
    H|4O`I;~(  
         Tp.0@aC  
    堆栈的方向 [N}:Di,S  
    :7t~p&J  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: R 2uo ZA,  
    'aQ"&GX@  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 Si#b"ls'  
    1&~u:RUXe  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 :,$:@  
    cn$E?&-  
    (yv&&Jc  
         K@P5]}'#  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 <wge_3W#  
    u/e-m/  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 vu[+UF\G  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 'W 5r(M4U  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 PsTPGK#S  
    9FT;?~,  
    s+>VqyHgf  
    iN0gvjZ  
    高级选项和信息 q;a`*gX^  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 bv`gjR  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 CUgXpU*  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 &Avd  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 =(ts~^  
    xQX,1NbH5  
    ~9JU_R^%m  
    GwHMXtj4  
    结构分解 XJ~_FiB  
    3A%/H`  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 HDU tLU d  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 E.]sX_X?  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 "ZDc$v:Qa  
     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。 LuQ4TT  
    Hxft~*  
    RKsr}-1 8  
    4]jN@@  
    光栅级次通道选择 vr<6j/ty  
    :B?XNo  
     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。 ">]v'h(s  
     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。 "Zd4e2>{M\  
     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)。 CZ*c["x2  
    JX,&im*BG  
    gNJ,Bj Pd  
    2mAXBqdm  
    光栅的角度响应 L DD^X@q  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 d:C-   
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 mHjds77e  
     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。 0UeDM*  
     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。 @EH:4~  
    n<6p0w  
    K2,oP )0.Y  
    .8hB <G  
    例:谐振波导光栅的角响应 "/Fp_g6#:  
    6Clxe Lk  
    %;kr%%t%  
    *[jG^w0z8~  
    谐振波导光栅的角响应 ;o]'7qGb  
    L6yRN>5aE  
    rD)yEuYX  
     
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