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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。 %K 4  
    0MIUI<;j  
    H L<s@kEZ  
    _-cK{  
    系统内光栅建模 AyE\fY5  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 c\cZ]RZ  
     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。 tPuut\ee  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 h3u1K>R)  
    N~=A  
    ~@I@}n  
    }4%/pOi:f  
    附着光栅堆栈 Uhh l3%p  
    H5wb_yBQ+  
     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)。 $*~Iu%Az  
     元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示;仿真中不考虑孔径效应。 7CvD'QW /  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 83 ]PA<R  
     所应用的光栅结构可以是一维周期(层状),也可以是二维周期(交叉光栅)。 x.DzViP/  
    !ZtSbOC'  
    _; ]e@  
         NVIWWX9?  
    堆栈的方向 o96:4j4  
    WXUkuO  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: `U`#I,Ln[  
    0=U70nKr  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 8KjRCm,I  
    eS!C3xC;J]  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 V+B71\x<  
    b^V'BC3  
    "-i#BjZl/  
         %l9$a`&  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 A[/I#Im7  
    A|x:UQlu  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 18!VO4u\I  
     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。 mVH,HqsXa  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 D$Kea  
    o$_93<zc  
    Sgj/s~j~1  
    Q .RO  
    高级选项和信息 `ti8-  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。  mIc:2.q^  
     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。 -l*A  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 p!"(s/=  
     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。 ]rX9MA6  
    H7IW"UkBR  
    juno.$ 6  
    ( )|3  
    结构分解 6M><(1fT  
    Rl@$xP  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 SPwPCI1?  
     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。 12gw#J/)9h  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 eK_*q -  
     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。 8 $ ~3ra  
    .H;B=nd*  
    |>utWT]S  
    J|j;g!fK  
    光栅级次通道选择 .9 kyrlm  
    xh'^c^1  
     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。 |cTpw1%I~  
     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。 __)qw#  
     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)。 z\Ui8jo:;  
    cf*zejbw  
    mTjm92  
    ~mA7pOHj  
    光栅的角度响应 do' ORcZ  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 s-6:N9-  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 rWr/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。 YBylyVZ  
     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。 {%7<"  
    l{EU_|q  
    A'g,:8Ou  
    w6U @tW  
    例:谐振波导光栅的角响应 R+Lk~X^*l'  
    5b fb!7-[i  
    (Jpm KO  
    pTET%)3  
    谐振波导光栅的角响应 J#@lV  
    RZ6~c{  
    ADBpX>  
     
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