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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
    光栅是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。 (I d]'w4  
    @N,EoSb :  
    ;~$_A4;  
    4ey m$UWw  
    系统内光栅建模 bUf2uWy7  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 Y. ]FVq  
     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。 V fJYYR  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 jmbwV,@Q2  
    P"J(O<(1-:  
    a W`q  
    G}d-L!YbE'  
    附着光栅堆栈 zo-hH8J:  
    bu[v[U4  
     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)。 l@a>"\><i*  
     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。 #YM5P  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 }&)X4=  
     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)。 {H+~4XG  
    #Mt'y8|}$  
    4tR:O#($V  
         (PjC]`FK  
    堆栈的方向 ZR<T\w  
    Kv'2^B  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: ~F^(O{EG  
    %O`e!p  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 31 \l0Jg  
    Q# w`ZQX3  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 Amf gc>eJ  
    WG8}}`F|  
    %|$h<~  
         k/A8 |  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 "d60IM#N?  
    C fKvC  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 \kU0D  
     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。 sK8=PZ \  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 \jDD=ew  
    I@a y&NNh  
    i>YD_#w  
    ?!=yp#  
    高级选项和信息 !63p?Q=  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 =&RpW7]  
     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。 f]MKNX  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 QFMR~6 ?  
     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。 0b%"=J2/p.  
    ~Rd,jfx  
    p R=FH#  
      vt@5Hb)  
    结构分解 YvD+Lk'hm  
    =e2|:Ba!  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 '\8gY((7   
     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。 h+)XLs  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 R57>z`;  
     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。 XKD0n^L[  
    C7#ji"t  
    D#}t)$"  
    f%fD>a  
    光栅级次通道选择 fYrC;&n  
    ?.t naE  
     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。 e 4-  
     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。 tHAr9  
     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)。 Bw _^"e8X  
    l"70|~  
    &)[?D<  
    IE7%u 92  
    光栅的角度响应 32nB9[l  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 G`H4#@]  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 +XV7W=  
     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。 coa+@g,w7#  
     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。 lrq u%:q  
    72uARF  
    a6\0XVU  
    |>_e& }Y%L  
    例:谐振波导光栅的角响应 1iNq|~  
    ?=zF]J:G1w  
    Jbv66)0M  
    &QHZ]2%U  
    谐振波导光栅的角响应 g{|F<2rd[m  
    1dDK(RBbQ  
    n~ w.\939@  
     
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