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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。 tzrvIVD  
    4rrR;V"}  
    G- eSHv  
    MZ"|Jn  
    系统内光栅建模 ,v_NrX=f?  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 M3Oqto<8"  
     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。 ch]{ =61  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 3o BR  
    1"UHe*2  
    ;bRyk#  
    :s>x~t8g#n  
    附着光栅堆栈 ug^esB  
    ~Aw.=Yi=  
     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)。 HMmB90P`  
     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。 a6!|#rt  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 RZP7h>y6@  
     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)。 I'0{Q`}  
    ?}"39n  
    T( fcE  
         M.\V/OX  
    堆栈的方向 %jn)=;\  
    vp(ow]Q  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: }56WAP}Z 4  
    D|$Fw5!^k6  
    它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 wEC,Mbn  
    |H.ARLS  
    请注意,如果堆栈位于正面,堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系,需要在定义高度轮廓时加以考虑。 tn}MKo  
    I &;9  
    ;b!qt-;.<  
         .I.B,wH8  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 CD[}|N  
    %S/?Ci  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 ZdgzPs"  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 Q) =LbR{#  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 Vrs?VA`v$  
    (D0\uld9  
    1$H<Kjsm  
    -tfUkGdx;l  
    高级选项和信息 7=gcdfW,;x  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 i!)\m0Wm  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 \3`r/,wY  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 lBGYZ--  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 9e Fj+  
    yM Xf&$C  
    [Qcht,\^v  
    @Gt.J*!s/  
    结构分解 J";4+wA7  
    q _Z+H4  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 fZrh_^yH  
     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。 +QNsI2t;r  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 glLoYRTi  
     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。 "SRS{-p0  
    bEln.)  
    _@W1?;yD  
    7}vI/?r  
    光栅级次通道选择 I-#7Oq:Np  
    ;GIA`=a %  
     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。 OY8P  
     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。 SDB \6[D  
     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)。 Zz"8  
    2M=h:::W  
    xpc{#/Nk  
    b!bg sd  
    光栅的角度响应 -Aojk8tc  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 No`*->R  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 h'?v(k!  
     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。 <@P. 'rE  
     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。 @)U;hk)j;  
    #k?.dWZ!  
    '6; {DX  
    IqiU  
    例:谐振波导光栅的角响应 /l_u $"  
    hQ'W7EF  
    Ho =vdB  
    R9!U _RH  
    谐振波导光栅的角响应 .+kg1=s  
    ) J.xQ}g  
    *V4%&&{  
     
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