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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 正序阅读 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。 !y8/El  
    D6 2xC5  
    0?D`|x_  
    07zbx6:t  
    系统内光栅建模 g$++\%k&  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 piZ0KA"  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 @KM !g,f  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 Us4ijR d  
    hFDY2Cp]D  
    `|p3@e  
    (GLd" Zq  
    附着光栅堆栈 Gw"H#9J} T  
    s!\:%N  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 dS7?[[pg9  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 NJEubC?  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 mk)F3[ ke  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 vOb=>  
    Iz'*^{Ssm  
    82w='~y  
         VEolyPcsg&  
    堆栈的方向 hpftVEB  
    N# Ru `;  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: /65ddt  
    (T1)7%Xs  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 b%w?YR   
    [m>kOv6>^  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 _Y7uM6HL\  
    d" T">Og)  
    3JB?G>\!  
         [25[c><:w"  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 Mlr\#BO"9  
    ] m$;ra]  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 (#Vkk]-p  
     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。 x|#R$^4CY  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 3` ov?T(H  
    %P!6cyQS  
    58x=CN\QU  
    5iE-$,7#L  
    高级选项和信息 efj[7K.h  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 J2X;=X5  
     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。 !d@qT.  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 c/fU0cA@  
     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。 3$fzqFo  
    ?0%yDq1_  
    FLT4:B7  
    `|Aj3a3sND  
    结构分解 jf_xm=n  
    uJQ#l\t  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 sW'SR  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 -O.q$D=as  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 idWYpU>gC  
     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。 '&?OhSeN  
    ZPrL)']  
    (*{Y#XD{  
    K-%x] Fp=  
    光栅级次通道选择 (;RmfE'PX  
    )%8 ;C]G;  
     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。 ?P<8Zw  
     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。 gi26Dtk(h  
     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)。 8y9oj9 ;E]  
     T06BrX  
    >HvgU_  
    <m;idfn  
    光栅的角度响应 q J)[2:.G  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 gIGyY7{(s8  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 nE$8-*BZ_  
     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。 TqzL]'NS+  
     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。 S8 +GM  
    <g/Z(<{wor  
    yV;_]_EO  
    IM""s]  
    例:谐振波导光栅的角响应 L>4!@L5)  
    Lt\Wz'6Y  
    !Ee#jCXS  
    3em&7QM  
    谐振波导光栅的角响应 _!vxX ]  
    )U6-&-07  
    >A'Q9Tia;  
     
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