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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。 'mY,>#sT  
    v,x%^gv0  
    TF}4X;3Dsy  
    48"Y-TV  
    系统内光栅建模 4[f7X4d$  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 iYfLo">  
     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。 Lh9>8@ jf  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 scPq\Qd?O  
    S;AnpiBM8  
    2zrWR%B  
    |yl0}. ()  
    附着光栅堆栈 nY5n%>8  
    :Ro" 0/d  
     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)。 %>z8:oJ  
     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。 (Ss77~W7  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 .]P;fCQmM  
     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)。 }zfLm` vJ  
    I>4Tbwy.-  
    9Nbg@5(  
         =x.v*W]F`  
    堆栈的方向 Z?!:=x>7m  
    G>{:D'#  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: OaCj3d>  
    I9j+x ])  
    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)。 6Bq2?;5  
    q ]R @:a/  
    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。 nR|LV'(  
    @.]K6qC  
    kFZu/HRI  
         !m O] zn  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 +mQC:B7>  
    . eag84_  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 2D_Vo ])l/  
     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。 DBh/V#* D  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 d~f0]O  
    QO`SnN}  
    '*{Rn7B5  
    MVU'GHv  
    高级选项和信息 O}iKPY8K  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 SVEA  
     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。 .+~kJ0~Y  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 @_:?N(%(  
     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。 hE`%1j2(  
    8P y_Y>  
    jE5 9h  
    ~Wd8>a{w  
    结构分解 nsw8[pk  
    a ZCZ/  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 (IQ L`3f%  
     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。 D'hr\C^  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 V`&*%xgGR  
     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。 Dq1XZ%8  
    u2m{Yx|  
    2 ]6u B e  
    `,]PM) iC  
    光栅级次通道选择 7Z:l;%]K  
    #UnO~IE.m$  
     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。 _I"<?sh 3  
     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。 hQLx"R$  
     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)。 #Lt+6sa]2@  
    "YU~QOGx@  
    X1QZEl  
    cx%9UK*c  
    光栅的角度响应 k yA(m;r  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 _[Wrd?Z  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 %lW:8 ckL  
     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。 u\Q**m2XP  
     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。 "JGig!9  
    HSFf&|qqx  
    Z 2jMBe  
    gM[ J'DMW  
    例:谐振波导光栅的角响应 3$f5][+U  
    on&=%tCAL  
    KvOI)"0(  
    L. ?dI82c  
    谐振波导光栅的角响应 Mp}NUQHE  
    ^u&Khc~ y  
    4gt "dfy+  
     
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