HcM/ 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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T.bUs [ d`m)MW-
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ZyO z) x.6 本用例展示了......
nd }Z[) •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
Ey)ey-'\ - 矩形光栅界面
~\+Bb8+hpJ - 过渡点列表界面
3F32 /_` - 锯齿光栅界面
:,V&P_ - 正弦光栅界面
6w~Cyu4Ov •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
uC%mGZa ART0o7B 光栅工具箱初始化 W5>emx'> •初始化
>D% - 开始
<c$rfjM+JU 光栅
Xi;<O&+ 通用光栅光路图
Vwb_$Yi+] •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
C{~O!^2G 可直接选择特定的光路图。
mrBK{@n ;;+h4O )
NAOCQDk{ [qU`}S2 光栅结构设置 x@3cZd0j# •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和
材料。
QCO,f
$'<FPbUtD} •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
]QGo(+ •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
qRHT~ta-? 0\V)DV.i
DFvGc`O4 dDa&:L •例如,选择第一个界面上的堆栈。
V''fmWo7 -Jt36|O 堆栈编辑器 'Y/kF1,* •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
b!r%4Ah •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。
q:=jv6T# B$qTH5)W
w
c fL*+[v4 矩形光栅界面 ]D4lZK>H p`EgMzVO, •一种可能的界面是矩形光栅界面。
rBOH9L •此类界面适用于简单二元结构的配置。
- ,?LS w •在此示例中,由银制成的光栅位于
玻璃基板上。
x~=Mn%Ew0 •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
11c\C Iu •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。
zB/VS_^^W:
sOb]o[=
]E)\>Jb w[ $oH^7 矩形光栅界面 w|Ry)[ •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
L4Kg%icz l •所选界面在视图中以红色突出显示。
J*38GX+
;NE4G;px4< •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。
P- +]4\ •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
qHT73_R
-9;?k{{[T •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
97~>gFU77# •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
O<#8R\v •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。
|6;-P&_n o1"N{Eu
.FV^hrJxI; zl|
XZ
pjl>ZoOM )FPn_p#3] 矩形光栅界面参数 [4aw*M1z}. •矩形光栅界面由以下参数定义
bYZU}Kl;( - 狭缝宽度(绝对或相对)
aqWlX0+ - 光栅周期
iSUu3Yv,_m - 调制深度
gf?N(, •可以选择设置横向移位和旋转。
f:y1eLl3 'Ebjn>"
oz]&=>$1I q"oNFHYPDs 高级选项和信息 o';/$xrH •在传播菜单中,有几个高级选项可用。
9|[uie •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
l}r 9kS •可以设置总级次数或衰逝波级次数
^do6?e`?- (evanescent orders)。
8!HB$vdw7 •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
7\[fjCg\w •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
-Sn'${2 TI\xCIH
MT:VQ>fC cA|vH^: •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
gFrNk
Uqp •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。
>]&Ow9- •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
bC~I}^i\ •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。
8e^u KYR< Z[ &d2'
G
"!v)o SH#*Lc
过渡点列表界面 H5 &._ •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
Ok|Dh;1_ •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
-|f0;Fl •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。
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A_WaRYG 3"< 0_3?W 过渡点列表参数 {qbe
ye! •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
gu%i|-} •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。
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Dwz?
!c{F{t-a 2ZEGE+0 •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
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PJ>gX$ •此处,可以定义x方向和y方向的周期。
Cl!(F6K* •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。
@6UZC-M0 UV0[S8A
`'sD (e 2%6 >)| 高级选项及信息 gzqp=I[% •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。
y Vm>Pj6 iU37LODa2T
Crg'AB? 3u4Q!U%(D 正弦光栅界面 l'aCpzf •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
v3FdlE •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
^G(Ee+PN@ •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
OG$v"Yf~ - 脊的材料:基板的材料
u%+k\/Scp. - 凹槽材料:光栅前面的材料
9=3DYCk/ %D8.uGsh
Ox&G
[ QIevps* 正弦光栅界面参数 .|5$yGEF_+ - 正弦光栅界面也由以下参数定义:
ed}#S~4q
•光栅周期
*B}O •调制深度
wT6zeEV~* - 可以选择设置横向移位和旋转。
%lWOW2~R - 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。
..+#~3es#y _oCNrjt9
Qni`k)4 h9CTcWGt 高级选项和信息 k4dC •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。
S\<i`q dt,Z^z+"E
`&7tADFB b=_k)h+l 高级选项及信息 F.5fasdX'
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
DyiJ4m}kh ^bfZd
Q= fl!>P 锯齿光栅界面 xk%
62W •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
e@anX^M; •此界面允许配置闪耀结构的光栅。
)y;7\-K0 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
ow{. iv\,u - 脊的材料:基板的材料
$HsNV6 - 凹槽材料:光栅前面的材料
ocJG4# )Hmf=eoc
,NS*`F[O z]+L=+,, 锯齿光栅界面参数 /OzoeIt •锯齿光栅界面也由以下参数定义:
uW[[8+t| - 光栅周期
p^|l ',e - 调制深度
HNv~ZAzBG- •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
4d4+%5GE •可以选择设置横向移位和旋转。
bIyg7X)/ •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
C`ky= CssE8p>"F
#o4tG ix4]^ 高级选项和信息 u"*DI=pwb •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
Z9+fTT
pC>h"Hy 探测器位置的注释 1VlU'qY 关于探测器位置的注释 ZDbe]9#Xh •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
LrbD%2U$j5 •如果光栅包含在复杂的
光学装置中,则必须这样做。
;VAyH('~ •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。
s{yw1: •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)。
aW&)3C2-x •可以避免这些干涉效应的不良影响。
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}0Ns&6 )xG