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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。 ,ZY\})`p  
    Ue Z(@6_:  
    b~* iL!<  
    N Czabl  
    系统内光栅建模 h~qvd--p0  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 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。 XHKLl?-  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 %rrD+  
    >+;} "J  
    ,/V~T<FI  
    Uea2WJpX  
    附着光栅堆栈 . bUmT!  
    lg )xQV  
     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)。 ~(tt.l#  
     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。 dZ* &3.#D5  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 ARnq~E@1  
     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)。 ,+h<qBsV@  
    S[y_Ew zq  
    nwfu@h0G  
         @m%B>X28F  
    堆栈的方向 @C[p?ak  
    daSx^/$R  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: 7 u Q +]d  
    l'2vo=IQ  
    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)。 {hf_Xro&  
    Ny`SE\B+/  
    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。 |cuKC \  
    3rN}iSF^  
    ]xb2W~  
         $ Fc}K+  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 `<T4 En  
    KdZ=g ZSH  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 A/lznBHR  
     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。 XJl 3\*  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 !J{[XT  
    "9hD4R  
    G i(  
    L:@COy  
    高级选项和信息 k'e1ZAn  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 5oB#{h  
     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。 fo>_*6i74  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 %Rr_fSoV  
     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。 DW7Jk"\GH  
    1_9Ka V  
    cR55,DR,#W  
    &io+*  
    结构分解 ]JmE(Y1(1  
    ?uP5("c  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 tOk=m'aUK  
     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。 AhjCRYk+  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 U_Mag(^-  
     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。 :]8A;`G}  
    *N{k#d/  
    EUgKJ=jw  
    $ 6r> Tc](  
    光栅级次通道选择 YReI|{O$c  
    ) R5[a O  
     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。 ^K~=2^sh  
     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。 ?wIEXKI  
     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)。 <+%y  
    C\{hN  
    E2.!|u2  
    (otD4VR_  
    光栅的角度响应 ,%V%g!6{  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 Rf=-Q %  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 I>-1kFma;  
     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。 Pum&\.l  
     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。 Ts=TaRwWf  
    hHOx ]  
     aqi]5,  
    g~=- ,j|  
    例:谐振波导光栅的角响应 H2+Ijn19E  
    (v}l#M7w  
    6HVX4Z#VH  
    ,K&L/*  
    谐振波导光栅的角响应 =|^R<#%/  
    ?c fFJl  
    0NvicZ7VR  
     
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