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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。 E0R6qS:'  
    ')!X1A{  
    Kc?4q=7q  
    i ? ~-%  
    系统内光栅建模 VK]U*V1  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 + x=)Kp>  
     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。 cd1G.10  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 s6@mXO:H^  
    Cp(2]Eb  
    u30D`sky  
    7Vsp<s9bj  
    附着光栅堆栈 i-Rn,}v  
    KF00=HE|]  
     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)。 a3<:F2=~\  
     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。 P2a5<#_|  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 [K.1 X=O}  
     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)。 [p9v#\G; [  
    # G 77q$  
    X)[tb]U/Wx  
         HKXC=^}x'  
    堆栈的方向 WA8<:#{e  
    A}SGw.3  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: YND}P9 h  
    )rK2%\Z  
    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)。 :R,M Y"(  
    6sSwSS  
    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。 7Hr_ZwO/^  
    u1$6:"2@5k  
    )&c#?wx'w  
         m+hI3@j  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 GYfOwV!zB  
    ]alc%(=  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 b$ 7 ]cE  
     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。 gHLI>ew*QR  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 <ToBVG X  
    mkn1LzE|F  
    Z 5>~l  
    4u 6 FvN  
    高级选项和信息 &.,K@OFE}  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 w'2FYe{wj  
     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。 P>C'? 'Q7  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 d fj23+  
     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。 YpDJ(61+  
    '\I(n|\  
    {h@\C|nF  
    cjEqN8  
    结构分解 y4Jc|)  
    [34N/;5  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 #[#evlr=  
     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。 dtC@cK/,D  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 V:kRr cX  
     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。 f1MRmp-f'  
    \b"rf697 ,  
    ?8-!hU@QC  
    'dwT&v]@  
    光栅级次通道选择 &J6`Q<U!  
    J,yKO(}<C  
     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。 a:)FWdp?9  
     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。 @.e X8~3=  
     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)。 w(Z?j%b  
    f+^6.%  
    <: v+<)K  
    5l6/5  
    光栅的角度响应 "tz6O0D  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 }csA|cC  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 6h;(b2p{  
     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。 R |c=I }@F  
     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。 :(n<c  
    KNx/1 lf  
    zuvPV{ X  
    z qeQ  
    例:谐振波导光栅的角响应 $Z@*!B^  
    hC<ROD  
    VL9wRu;  
    ^c\O , *:  
    谐振波导光栅的角响应 E=s,-  
    y&NqVR=   
    5*YoK)2J  
     
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