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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。 |/l] ]+  
    vS5}OV  
    l 7dm@S  
    i.On{nB"k  
    系统内光栅建模 Hc\@{17   
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 B!quj!A  
     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。 D}!YF~  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 tk'&-v'h  
    ET9tn1  
    dgX%NKv1  
    L6nsVL&  
    附着光栅堆栈 Ucy=I$"  
    )_! a:  
     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)。 gfAWN  
     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。 :/][ n9J^  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 x@oxIXN  
     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)。 vYXhWqL~  
    sxF2ku4A  
    _I'k&R  
         mpwh=  
    堆栈的方向 ,Q Ge=Exn  
    85|u;Fxf  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: \oxf_4X  
    )eZuG S  
    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)。 FPK=Tr:b  
    & }j;SK5  
    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。 S\I+UeFkf  
    Gb[J3:.  
    FYC]^D  
         q*4@d)_&  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 7vPG b:y  
    NF |[j=?  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 ti1R6oSn  
     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。 $;ny`^8  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 a $'U?%  
    A 9l d9R  
    _hJ+8B^`  
    s-SFu  
    高级选项和信息 SufM ~9Ll  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 #;8VBbc\^  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 B!)9 >  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 17l?li  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 ESIJ QM-[+  
    qPDRB.K|}  
    CcV@YST?  
    751Q i  
    结构分解 #>~A-k)  
    +Gy9K  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 bY,dWNS:  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 tJtp1$h  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 _RzoXn{1e  
     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。 G^L9[c= ,  
    A`(Cuw-o  
    ;cL+= !  
     rB(Q)N  
    光栅级次通道选择 o^d|/;  
    6=Q6J  
     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。 bqF?!t<B  
     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。 U m`KmM3  
     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)。 0?I  
    16z Wm JH  
    (A}c22qe  
    ~pI`_3  
    光栅的角度响应 I) *J,hs1  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 0$y HO2 f  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 K!>3`[:I"  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。  ++8 Xi1  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。  8QKu  
     =/ !A  
    wax^iL!  
    l% %cU"  
    例:谐振波导光栅的角响应 :m'(8s8  
    q~AvxO  
    }VH2G94Ll  
    e cvZwL  
    谐振波导光栅的角响应 =''*'a-P  
    =:xJZy$  
    #^-'q`)  
     
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