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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。 # ]&=]K1V  
    <0 k(d:H-  
    v/}M _E  
    +#A >[,U  
    系统内光栅建模 OjJKloy'  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 z?Hvh  
     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。 )CYSU(YTD  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 8s6[?=nM  
    `oXUVr  
    K q: +{'  
    +\?#8U/k  
    附着光栅堆栈 :|EM1-lwf  
    `6?r.;wj  
     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)。 Gdi1lYu6V  
     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。 u B~/W  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 /}]X3ng  
     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)。 5E+l5M*(  
    L'`W5B@  
    :S{[^ -"  
         B=JeZMn  
    堆栈的方向 kG:uXbUI'  
    wk<QYLEk  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: ?9i 7w1`  
    oIAP dn  
    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)。 zQV$!%qR  
    w*eO9k  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 k?o(j/  
    g0 \c  
    ZUVk~X3  
         APsd^J  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 EXK~Zf|&Z  
    Ha)eeE$  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 (B.J8`h }  
     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。 9(dbou  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 f5IO<(:E^  
    -e3m!h  
    hp/}Z"A=  
    (@vu/yN  
    高级选项和信息 AA:Ch?  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ,ic.b @u1  
     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。 N5Eb.a9S  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 WFocA:  
     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。 XsQ?&xK=u  
    \(R(S!xr_  
    Z,.*!S=?h  
    3l0x~  
    结构分解 hub1rY|No  
    ]d&6 ?7 !>  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 cxFfAk\,en  
     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。 />S=Y"a/7  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 ~Y<x-)R  
     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。 Q+*o-  
    9He>F7J:p'  
    ~9#\+[ d_  
    hs}nI/#  
    光栅级次通道选择 Ev|2bk \  
    ;,}tXz  
     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。 E)|fKds  
     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。 _fz-fG 1  
     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)。 c!AGKc  
    US 9cuah1/  
    *IJctYJaX  
    NYz{ [LM  
    光栅的角度响应 rLGh>bw#`3  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 nqg=I  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 5 5>^H1M  
     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。 Lj6$?(x}  
     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。 DJr{;t$7~  
    "15mOW(!+  
    i=#<0!m  
    /PN[g~3  
    例:谐振波导光栅的角响应 T.H S.  
    ABvB1[s#  
    #lRkp.e  
    W6_/FkO  
    谐振波导光栅的角响应 R@-rc|FunJ  
    OWT5Bjl  
    zp x  
     
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