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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 倒序阅读 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。 > 4zH\T!  
    m 8Q[+_:$H  
    V ?10O  
    Vko1{$}t  
    系统内光栅建模 nI-^   
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 "Zh6j)[o  
     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。 f/r@9\x  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 4;*o}E  
    +{$NN  
    "uz}`G~O  
    aK%i=6j!  
    附着光栅堆栈 %U.aRSf/  
    gZFtV  
     为了描述系统内的光栅,光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 u_C/Y[ik  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 k-v@sb24_  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 H'L ~8>  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 O~r.sJ}  
    0<{+M`G/  
    %CxrXU  
         DL^}?Ve  
    堆栈的方向 L y!!+UM\  
    %lw!4Z\gg  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: H$ !78/f  
    ;+dB-g[  
    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)。 Yxal%  
    USKa6<:{W  
    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。 ^cE|o&Rm;  
    UqaLTdYG  
    5z8!Nmb/  
         =%4vrY `  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 piRP2Lbm*  
    9tW=9<E  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 +v 9@du  
     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。 yW&|ZJF?  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 <bPn<QI  
    26Y Y1T\B)  
    %|l^oC+E  
    / M(A kNy  
    高级选项和信息 < c[+60p"  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 AwhXCq|k  
     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。 ,cR=W|6cQm  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 hhTM-D1Ehs  
     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。 ZiBTe,;  
    Z|YiYQl[)  
    n\Z& sc  
    [@U2a$k+d  
    结构分解 0ciPH:V  
    Rh7unJ  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 IK%fX/tDyc  
     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。 :%M[|Fj  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 J?\z{ ;qa  
     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。 |22~.9S  
    'CqWF"  
    5B [kZ?>  
    -5Qsc/ s&  
    光栅级次通道选择 #]ZOi`;  
    MLV_I4o  
     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。 CU3[{a  
     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。 O`nrXC{  
     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)。 %Lec\(-4L  
    i"}%ib*X  
    nRpZ;X)'.  
    o|\0IG(\  
    光栅的角度响应 3YyB0BMW  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 #P,mZ}G\  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 IfHB+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。 :T5p6:  
     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。 f n9[Li  
    8iTX}$t\{  
    &8R%W"<K  
    \29a@6  
    例:谐振波导光栅的角响应 $9v:(:!Bm  
    zi~_[l-  
    xU/Eu;m  
    6,j6,Q(67  
    谐振波导光栅的角响应 %;UEyj  
    `nA_WS  
    38IVSK_  
     
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