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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。 M4m$\~zf  
    .*YD&(  
    :+rUBYWx  
    PdeBDFWD  
    系统内光栅建模 ]zfG~^.  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 EU-]sTJLF  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 k2 Q qZxm!  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 xV\5<7qk5g  
    }{[mrG   
    {ZsdLF#  
    A,gEM4  
    附着光栅堆栈 k`{7}zxS  
    D y-S98Y  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 I?Aj.{{$G%  
     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。 nV_8Ke  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 5n lMrK  
     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)。 [I;^^#'P  
    I+(/TP  
    58tVx'1y  
         H%F>@(U  
    堆栈的方向 EZDy+6b  
    od' /%  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: sTRJ:fR  
    {aYY85j  
    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)。 ]3iH[,KU3  
    zDTv\3rZ4X  
    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。 @A<PkpNL  
    %?Y[Bk3p  
    ~lAKJs#{  
         9W ^xlid6  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 'x"08v$  
    jE2}p-2Q0  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 >Z.\J2wM<j  
     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。 *l&S-=]  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 hr05L<?H  
    kzn[ =P  
    Z3TS,a1I4  
    81LNkE,  
    高级选项和信息 mTNB88p8^D  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 k^"bLf(4  
     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。 . #lsic8]  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 mLV[uhq   
     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。 G q<X4C#|  
    y !$alE  
    ~@ jY[_  
    KJ2Pb"s  
    结构分解 $Fkaa<9;P  
    b89a)k>^g  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 }Ew hj>w  
     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。 r KH:[lK m  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 ) rW&c- '  
     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。 Isy'{ -H  
    u9+kLepOT  
    jHXwOJq %  
    1923N]b  
    光栅级次通道选择 (" ~ DJ=  
    2%RNq<{Z_  
     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。 gKLyL]kAGz  
     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。 ;V^pL((5J  
     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;0Vs,DUmG  
    [r+ZE7$2b"  
    bV8g|l-4(  
    BrRL7xX  
    光栅的角度响应 'r1LSht'  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ,Ys"W x  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 gz2\H}  
     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。 g~V+4+  
     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。 I&n  
    nJ4pTOc  
    (C4fG@n  
    \^I>Q _LU  
    例:谐振波导光栅的角响应 -7J|l  
    Y!iZW  
    STZPYeXE  
    Hbv6_H  
    谐振波导光栅的角响应 'lHdOG  
    !EUan  
    ARcB'z\r  
     
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