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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。 FeJ5^Gh.  
    a1&^P1.  
    CJ>=odK[  
    %8/$CR  
    系统内光栅建模 9:WKG'E8a  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 7dRU7p>  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 'AU!xG6OQ  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 8h=XQf6k0  
    +iR ;D$w  
    {zcjTJ=Zt8  
    #;)7~69  
    附着光栅堆栈  Qy%/+9L  
    ;DOz92X94  
     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)。 VrG|/2  
     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。 s&l[GKR  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 /WMLr5  
     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)。 X,b} d#\  
    >=(e}~5y  
    iJK9-k~  
         &W%TY:Da|  
    堆栈的方向 {rDZKy^f  
    \GN5Sy]r  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: :d;5Q\C`  
    f$/D?q3N  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 e:]$UAzp  
    s?G@ k}{  
    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。  i.]}ooI  
    k dqH36&<  
    \]D;HR`vo  
         b]~M$y60q  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 y\:2Re/*Jt  
    mTt 9 o9E  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 U8d  wb  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 x+&&[>-P  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 Cn,dr4J[  
    6 eBQ9XV  
    J';tpr  
    LImD]e`  
    高级选项和信息 )c*~Y=f  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 C<pF13*4  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 Kr<O7t0X  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 Oj2[(7 mO/  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 Mo/xEB/O  
    ;J:YNup  
    S'WmPv  
    ;pNfdII(  
    结构分解 psMagzr&)e  
    CNwhH)*  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 REw3>/=  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 Vo\d&}Q  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 * PZ=$>r  
     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。 ZE9*i}r  
    4DNZ y2`  
    } E=mZZ)  
    %w@(V([(c  
    光栅级次通道选择 dZm{?\^_  
    @ZmpcoDI  
     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。 _CgD7d  
     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。 D@Q|QY5qic  
     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)。 Ai/#C$MY$  
    6O"0?wG+  
    i55']7+0  
    {kC]x2 U  
    光栅的角度响应 &,\S<B2.  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 HdGy$m`  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 @/9> /?JP  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 {>i'Pb0mG|  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 xsa* XR  
    W] lFwj  
    L3/ua  
    x&;SLEM   
    例:谐振波导光栅的角响应 p%?R;W`u2  
    a\zbi$S  
    wC[J=:]tA5  
    &1I0i[R  
    谐振波导光栅的角响应 4-TM3Cw`d&  
    }/=VnCfU  
    'd28YjtoX  
     
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