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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。 W$=MuF7R  
     u!TVvc  
    =H&@9=D*  
    _JZS;8WYR  
    系统内光栅建模 $CXKeWS=Q.  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 5!Y51R^c  
     这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模,并因此评估整个系统的性能成为可能,同时考虑光栅的可能影响。 ydFZ$W_}w  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 C.M]~"e  
    Yhu 6QyRV  
    $ftcYBZa  
    "I.PV$Rxl  
    附着光栅堆栈 |` gSkv  
    DuJbWtA  
     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)。 <t[WHDO`  
     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。 ,gHgb  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 cX'&J_T+  
     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)。 l!z0lh- J  
    ^M60#gJ  
    %,Fx qw  
         _+ z5~6>  
    堆栈的方向 /L,VZ?CmtK  
    p-QD(+@M  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: Dg]( ?^  
    nJH+P!AC  
    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)。 [hU5ooB  
    G&FA~c  
    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。 h\GlyH~  
    bN-ljw0&  
    W ~sP7&sp  
         m}Z=m8  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角  A i`  
    bbevy!m  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 !Oj]. WQ  
     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。 {%!.aQ,  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 :p^7XwX%w  
    Z~O1$,Z  
    r@;n \  
    nRKh|B)  
    高级选项和信息 'yG9Rt  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 u*/.   
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 M7rVH\:[-  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 '5j$wr zt  
     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。 0&!,+  
    "0al"?  
    Z>GqLq\`ed  
    fN4d^0&  
    结构分解 v6B}ov[Y2  
    $@y<.?k>UP  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 I@x^`^+l  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 cTW3\S=  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 6J3:[7k=&  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 V> K sbPqR  
    We]mm3M3  
    8P8@i+[]W  
     +z/_'DE  
    光栅级次通道选择 RLkP)+t  
    uZ}=x3B  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 "PO>@tY  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 :]&O  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 6 Fz?'Xf  
    te e  
    :_R[@?c  
    34lt?6%j  
    光栅的角度响应 pJ*x[y  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 0"q^`@sZ  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 s&-m!|P  
     不同波长/偏振态下的衍射效率不同,不同入射角度下的衍射效率也不同。 a#i;*J  
     为了解决角度相关的衍射行为,可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 *m_B#~4  
    1t"  
    |L XYF$  
    N;4tvWI  
    例:谐振波导光栅的角响应 C(( 7  
    Er; @nOyD  
    tBSHMz  
     iC]=S}  
    谐振波导光栅的角响应 {<f_,Nlc  
    L`>uO1O  
    [d+f#\ut  
     
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