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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。 --/  .  
    &#)3v8  
    9c?izpA  
    P$oa6`%l  
    系统内光栅建模 ![V<vIy  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 ^wHO!$  
     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。 :@3d  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 Wx-{F  
    Aqc(  
    >\i{,F=U7  
    < xV!vN  
    附着光栅堆栈 cN :;ir  
    REsThB  
     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)。 3&zmy'b*:  
     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。 IQ~()/;3d  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 (;M"'. C  
     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)。 U?rfE(!  
    jQdfFR  
    tDwXb>  
         %Wu8RG}  
    堆栈的方向 q)vD "{0.  
    m|y]j4  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: QJTC@o  
    :V"}"{ (6  
    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)。 +Rvj]vd}&  
    Ga h e-%J  
    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。 (sl~n_<ds8  
    *GDU=D}  
    4 I~,B[|  
         ULJI` I|m  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 4EELaP|%  
    p 2i5/Ly  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 8[Qw8z5-  
     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。 -OHG1"/  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 v{jl)?`~w  
    7+fik0F  
    R'3i { 1  
    N,O[pTwj  
    高级选项和信息 r({(;  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 GphG/C (  
     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。 +X&B'  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 #A/jGv^  
     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。 X}Csl~W8in  
     O{4m-;  
    [DE8s[i-  
    hb_Ia]b  
    结构分解 Md~mI8  
    N8vWwN[3  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 Nhf!;>  
     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 9:l  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 $W2g2[+  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 BBx"{~  
    +j<Nu)0iY  
    #Q{6/{bM&J  
    oYF8:PYB  
    光栅级次通道选择 -{w&ya4X  
    J3'"-,Hv  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 rd"]$_P8O  
     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。 <ya3|ycnS  
     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)。 EmH{G  
    S38D cWIw  
    k`&mHSk-  
    $ey<8qzp  
    光栅的角度响应 D"o>\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。 z[';HJ0O;  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 "&r1&StO  
     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。 ve.4""\a  
     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。 =thgNMDm"  
    Jd%#eD*k9  
    $a-~ozr`C  
    z!1j8o2  
    例:谐振波导光栅的角响应 _zOzHc?Q  
    D( _a Xy  
    )rXP2Z  
    Q`oi=O YB  
    谐振波导光栅的角响应 /M#A[tZ3  
    0VbZBLe  
    =tP|sYR]^  
     
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