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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。 ,Q Ge=Exn  
    K-Pcew^?  
    A~E S{Zkh  
    VK*H1EH1  
    系统内光栅建模 (HeSL),1  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 kP('X/  
     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。 FG71<}C[K  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 Wy6a4oY  
    E3S0u7 Es  
    'Tqusr>lPY  
    @Q ~; @M  
    附着光栅堆栈 X04LAYY_u  
    67T.qX2I$  
     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)。 |p*cI @  
     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。 d<OdQvW.  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 0VJHE~Bgi  
     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)。 v?3xWXX,  
    h|'|n/F  
    Z&H_+u3j  
         uInI{>  
    堆栈的方向 mhU=^/X  
    ;IPk+,hpmi  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: .@;5"  
    T&S=/cRBK}  
    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)。 V{>;Z vj1R  
    nZNS}|6  
    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。 gxI/MD~!>  
    ia /#`#.  
    oTb42a_j{  
         HtE^7i*_  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 a ge8I$*`@  
    &dw=jHt  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 n?q+:P  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 /: \27n  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 r_bG+iw7p  
    dn=srbJ   
    c-.F {~  
    {4[dHfIy  
    高级选项和信息 n2c(x\DA&  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 ' MyJw*%b]  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 SZtSUt(ss  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 ?0z/i^I  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 TOP,]N/F H  
    -g 9CW[  
    _Y6Ezh.  
    #sv}%oV,F  
    结构分解 NX;{L#lQ  
    8"ZcKxDk  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 Ut1s~b1  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 7:$dl #  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 |D'!.$7%  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 w+\RSqz/  
    RJT55Rv{  
    v )2yR~J  
    <X1[j9Qtv0  
    光栅级次通道选择 = K`]cEL  
    #:MoZw`rlw  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 iz tF  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 > -fXn  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 EW)r/Av:,  
    vKkvB;F41  
    3],(oQq^  
    4h}\Kl  
    光栅的角度响应 <P Vmr2Jp"  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 #fyY37-  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 dW^#}kN7V  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 &Fmen;(  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 4 T/ ~erc  
    1_n5:  
    9*?YES'6  
    % <%r  
    例:谐振波导光栅的角响应 P[ Vf$ q<  
    n 2(\pQKm  
    <2+FE/3L  
    iW? NxP  
    谐振波导光栅的角响应 # kmI#W"^  
    i}5+\t[Q  
    Vf(n  
     
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