k#*-<1 光栅结构广泛用于
光谱仪、近眼显示
系统等多种应用。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态方法(FMM)以简易的方式提供对任意光栅结构的严格分析。在光栅工具箱中,可以通过使用堆栈内的各种接口或/和介质来配置光栅结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面是人性化的,并且可用于生成更复杂的光栅结构。 本用例中,介绍了基于界面的光栅结构的配置具体操作流程。
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#XV=,81w yu?5t?vf 本用例展示了......
B(
[x8A] •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
&}ZmT>q`$ - 矩形光栅界面
IS C.~q2 - 过渡点列表界面
f49kf** - 锯齿光栅界面
T}~TW26v - 正弦光栅界面
H/8^Fvd •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
KuNLu31% LyUn!zV$( 光栅工具箱初始化 myx/ |-V"F •初始化
q:{#kv8 - 开始
1CtUf7 `/Q 光栅
[^>XRBSm 通用光栅光路图
+qxPUfN •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
!+xQ 可直接选择特定的光路图。
T&U}}iWN Wj{lb_Rj
77e*9/6@ , ,3lH-C 光栅结构设置 9#LMK 1ge •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和
材料。
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]
*7Dba5B •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
$QX$r N •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
N'^>pSc4W| ycGY5t@K@
*%-<Ldv +vc +9E.?9 •例如,选择第一个界面上的堆栈。
,|%KlHo^ ~{x1/eH 堆栈编辑器 `CK~x= •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
~W'DEpq_ •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。
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!3Dq)ebBz ;qx#]Z0 < 矩形光栅界面 l![M,8 C* `WMP* •一种可能的界面是矩形光栅界面。
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5: •此类界面适用于简单二元结构的配置。
p l)":}/) •在此示例中,由银制成的光栅位于
玻璃基板上。
<y 4(!z" •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
*4O=4F)x •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。
y@LI miRG |jsI-?%8J
gqaM<!] >OG189O 矩形光栅界面 0JR/V68$ •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
$C16}^ •所选界面在视图中以红色突出显示。
<J%qzt}
.=y=Fv6X •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。
\0@DOW22C •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
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/"m s •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
ZlV •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
V:0IBbh)w •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。
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S.
/4{WT?j ]&'!0'3`
:@w~*eK ~ AvL /gt: 矩形光栅界面参数 BD6!, •矩形光栅界面由以下参数定义
BRFsw`c - 狭缝宽度(绝对或相对)
K'OG-fn;
- 光栅周期
=dm9+ff - 调制深度
WC_.j^sW •可以选择设置横向移位和旋转。
pj'gTQ),0 ]#~J[uk
/Qgb t q4BXrEOw 高级选项和信息 \F
_1C= •在传播菜单中,有几个高级选项可用。
m:_#kfC&K" •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
s/1r{;q •可以设置总级次数或衰逝波级次数
3}L3n*Ft#. (evanescent orders)。
];.5*a%* •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
3mgvWR •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
&BVUK"}P L1IF$eC
@`.4"*@M 81RuNs] •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
T*p7[}# •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。
k?cX fj& •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
(nqhX<T> •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。
zU5@~J
e]<Syrk
%6ckau1_; )St0}?I~ 过渡点列表界面 AFt- V •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
.M6. ]H •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
pbzt8 P[ •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。
Y58H.P
U<6)CW1; ^P^"t^O 过渡点列表参数 _ $PeFE2 •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
;&lXgC^* •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。
Q-) ( s 1^IMoC7$#
P, x"![6 \Y,P •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
Jq1oQu|rs •此处,可以定义x方向和y方向的周期。
df{?E): •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。
IO7z}![V; e{6wFN
D(z#)oDr :7@[=n 高级选项及信息 2tU3p<[ •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。
MdX4Rp' 6I[*p0j5
=u0=)\0@r dC<%D'L* 正弦光栅界面 _Q:ot'(~0- •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
$%U}k=- •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
2k!uk6 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
~vP_c(8f - 脊的材料:基板的材料
C,;?`3bH@ - 凹槽材料:光栅前面的材料
zGe =l; Sh;`<Ggi~
Ob%iZ.D|3< X6sZwb 正弦光栅界面参数 wgDAb#Zuk - 正弦光栅界面也由以下参数定义:
(muJ-~CJk •光栅周期
||2%N/? •调制深度
=ZHN]PP - 可以选择设置横向移位和旋转。
:WH{wm| - 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。
[1~3\-Y }P=FMme{F(
D~qi6@Ga .aL%}`8l? 高级选项和信息 C\rT'!Uk\Q •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。
Ym%#" q2k}bb +
/&?ei*z e?\Od}Hbw 高级选项及信息 ]Y
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2& •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
Y&VypZ"G> AU*]D@H
dyqk[$( 锯齿光栅界面 HH*,Oe •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
:wzbD,/M •此界面允许配置闪耀结构的光栅。
YTgT2w •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
=PU@'OG - 脊的材料:基板的材料
( 3,7 - 凹槽材料:光栅前面的材料
$sL+k 'dY `U?S 9m
aorL ,l c5CxR#O 锯齿光栅界面参数 <q MX,h2 •锯齿光栅界面也由以下参数定义:
aSm</@tO& - 光栅周期
i(u zb< - 调制深度
Vg(p_k45` •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
Q#*qPgs •可以选择设置横向移位和旋转。
HVC|0} •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
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JN%Qb ( ^=kV?<
PzjIM!> J_
h\tM 高级选项和信息 ?#5)TAW •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
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G4F~V't 探测器位置的注释 r|jBKq~ 关于探测器位置的注释 ;r;>4+zn\ •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
Cn9MboXX •如果光栅包含在复杂的
光学装置中,则必须这样做。
RXPl~]k#i •但是,完美的平面和平行基板可能会产生一些干涉效应,而实际情况并非如此。
rI:]''PR •因此,为了计算光栅效率,应将探测器设置在基板材料内(同样适用于大多数光栅评估
软件)。
)sEAPIka •可以避免这些干涉效应的不良影响。
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