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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。 2p~}<B  
    >R}G  
    pp@O6   
    ksf6O$  
    系统内光栅建模 gY!?JZC-0  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。  JKV&c= I  
     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。 Ot`znJU@  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 2N{^V?:  
    fcO|0cQ  
    055C1RV%  
    .$fSWlM;  
    附着光栅堆栈 ow{J;vFy\  
    AuT:snCzR  
     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)。  |A\o  
     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。 Qk >9o  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 C8x9 Jrc  
     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)。 z69u@  
    /cT6X]o8  
    nyetK  
         [* M':  
    堆栈的方向 YSrjg|k*  
    WLA&K]  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: 4n"6<cO5q  
    \)?+6D'#  
    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)。 7>=  
    `<{LW>Lb  
    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。 P=PeWX*L<Z  
    <HtGp6q  
    yi:}UlO  
         XFYa+]B2q  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 e_"m\e#N  
    QQHQ3 \  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 5|cRHM#  
     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。 _xmQGX!|  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 $6(a6!  
    N<ux4tz  
    Gu@C* .jj!  
    9c%CCZ  
    高级选项和信息 A{e>7Z72  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 XhA tf @n  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 \B^NdG5Y  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 o".,JnbX l  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 YUHiD *  
    w51l;2$des  
    N6v?Qzvi  
    vZW[y5   
    结构分解 ?J,,RK.  
    e"_kH_7sv  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 ANNVE},  
     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。 I$MlIz$l v  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 8N+T=c  
     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。 =H3tkMoi2  
    ,@/O\fit)  
    0ckmHv  
    w $Fg 0JS  
    光栅级次通道选择 Rj4C-X 4=  
    %<!YjJ  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 <_ENC>NP  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 D6H?*4f]  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 R7U%v"F>`  
    9K#3JyW*  
    gO)":!_n W  
    e#,(a  
    光栅的角度响应 DIw_"$'At  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 Q4hY\\Hi  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 *c [^/  
     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。 !\[JWN@v  
     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。 kiyc^s  
    UfPHV%Wd  
    gnjhy1o  
    +'-.c"  
    例:谐振波导光栅的角响应 &^#u=w?^x  
    s'oNW  
    pu+Q3NfR  
    SJ<v< B  
    谐振波导光栅的角响应 w#[cGaIB  
    amdgb,vh  
    0#Lmajs  
     
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