[K^q:3R 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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hS=W
<{P^W;N7 et7 T)(k0 本用例展示了......
t2U]CI% •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
D(2kb - 矩形光栅界面
NC#kI3 { - 过渡点列表界面
^U|CNB%. - 锯齿光栅界面
m78MWz]Yo - 正弦光栅界面
knj,[7uh •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
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-mz xj aF_ZV bS 光栅工具箱初始化 KfN`ZZ< •初始化
R&d_WB4w - 开始
s`7
_J9 光栅
tue%L]hc 通用光栅光路图
-t706(#k •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
g#bfY=C 可直接选择特定的光路图。
]f+D& qZ B M@z_Z+q9
.>\>F{#~ Y_TL4 光栅结构设置 XzTH,7[n •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和
材料。
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d}A2I •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
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Z6 •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
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4N^Qd3[d
JCMEhI6d* /A`zy •例如,选择第一个界面上的堆栈。
4wEpyQ|L RHA>fXp 堆栈编辑器 \Q
BpgMi( •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
"YJ;-$rb •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。
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"Z1&z- xWI 0s;k 矩形光栅界面 Bo\dt@0; ,,-[P*@ •一种可能的界面是矩形光栅界面。
M5bj |tQ4 •此类界面适用于简单二元结构的配置。
"/]tFY%Y •在此示例中,由银制成的光栅位于
玻璃基板上。
d?+oT0pCH •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
R5~vmT5W •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。
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H<}Fk9 C%7 ,#}[U/ 矩形光栅界面 z4%F2Czai& •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
"a_D]D(d5 •所选界面在视图中以红色突出显示。
FT?1Q'
="nrq&2 •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。
:{= 'TMJ7 •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
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)|1JcnNSa •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
R~?; KJ •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
o_^d>Klb8 •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。
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kCgb(
vCe<-k 矩形光栅界面参数 &@Gu~)^( •矩形光栅界面由以下参数定义
L5P}%1 _ - 狭缝宽度(绝对或相对)
mZJzBYM) - 光栅周期
B*?PB] - 调制深度
2A;[Ek6{q •可以选择设置横向移位和旋转。
uz2s- , 7%x+7
uM6!RR!~ V# %spW 高级选项和信息 'ah0IYe •在传播菜单中,有几个高级选项可用。
2 g8P$+;
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
Yt<PKs#E •可以设置总级次数或衰逝波级次数
a9_KQ=&CI (evanescent orders)。
Tsp-]-) •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
~O7(0RsCN •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
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zjZTar1Re :NyE d<' •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
e*Med)tc^$ •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。
ZvKMRW •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
4gNRln- •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。
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n^)9QQ _Cs}&Bic_ 过渡点列表界面 -Dm.z16 •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
EKw\a •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
,(=]6V •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。
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;i?!qB>baX odn`%ok 过渡点列表参数 meD (ja •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
! HC<aWb •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。
TAoR6aE 'U0I.x(
cY]Y8T) /8HO7E+5 •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
<5}du9 @ •此处,可以定义x方向和y方向的周期。
4^^rOi0 •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。
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ghj~r j'x{j %U 高级选项及信息 X($SBUS6 •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。
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U
EC&,0i4n: =Q/>g6 正弦光栅界面 ~{Bi{aK2 •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
W
(=B H •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
[wG%@0\ •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
>MrU^t - 脊的材料:基板的材料
x@}Fn:c!5 - 凹槽材料:光栅前面的材料
@v=q,A8_ 2H "iN[2A
L:Eb(z/D y]9UFL" 正弦光栅界面参数 gXJ^o;R>M - 正弦光栅界面也由以下参数定义:
Z?mg1;Q •光栅周期
jy2nn:1#^ •调制深度
PlUjjJU - 可以选择设置横向移位和旋转。
-"H4brj;G - 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。
d]`,}vi#E9 x&vD,|V!
L|w-s4L S>E.*]_ 高级选项和信息 i8.[d5 •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。
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H-w|JH>g Y
sV 高级选项及信息 RkwY3s" •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
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$twF93u$ 锯齿光栅界面 CF_!{X_k} •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
=rF8[Q0K •此界面允许配置闪耀结构的光栅。
I|z#Aoc •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
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F<V2o{k - 脊的材料:基板的材料
%'z3es0 - 凹槽材料:光栅前面的材料
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\A 锯齿光栅界面参数 xltu
g## •锯齿光栅界面也由以下参数定义:
;i>E@ - 光栅周期
EZBzQ"" - 调制深度
edx'p`%d5 •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
Kf~+jYobO •可以选择设置横向移位和旋转。
V0i$"|F+E •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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KL]!E ~i z?[DW* 高级选项和信息 _9r{W65s •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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f34&:xz2U 探测器位置的注释 gQ#T7 关于探测器位置的注释 G9Tix\SpF •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
#jiqRhm •如果光栅包含在复杂的
光学装置中,则必须这样做。
)A=g# D# •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。
+9CUnRv •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)。
:X*LlN •可以避免这些干涉效应的不良影响。
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MDt?7c