[技术]使用界面配置光栅结构 [复制链接]

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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。 >48)@sS  
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Sz  
BGB.SN#q+  
kJXy)  
本用例展示了...... >m9ge`!9  
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构，例如： ?IG+U TI  
- 矩形光栅界面 h8SK8sK<  
- 过渡点列表界面 iV%tn{fc  
- 锯齿光栅界面 Jxb+NPUB  
- 正弦光栅界面 )vur$RX  
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 YKj PE  
$uNYus^vS  
光栅工具箱初始化 Q5v_^O<!  
•初始化 V,9UOC,Gn  
-  开始 Y6%O9b  
光栅 -,xsUw4  
通用光栅光路图 _
{gRCR)  
•注意：使用特殊类型的光栅，例如： 矩形形状， I'uRXvEr7  
    可直接选择特定的光路图。 } SA/,4/9  
l3/?,xn  
T xwZ3E  
~_L_un.R  
光栅结构设置 ;lb@o,R :  
•首先，必须定义基板（基块“Base Block”）的厚度和材料。 FU~:9EEx  
W[W}:@KZ  
•在VirtualLab中，光栅结构在所谓的堆栈（stack）中定义。 z+@Jx~<i  
•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 b{d@:"  
[318Q%W&  
4~{q=-]V  
yX8$LOjE  
•例如，选择第一个界面上的堆栈。 V-iY2YiR  
Hq$?-%4  
堆栈编辑器 O7RW*V:G@  
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中，可以从目录中添加或插入界面。 '%9e8C|  
•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。 -i?-Xj#%  
6ax|EMw  
/v:+ vh*mS  
Q<pL5[00fD  
矩形光栅界面 2V#(1Hc!  
JuT~~Z  
•一种可能的界面是矩形光栅界面。 jz;"]k  
•此类界面适用于简单二元结构的配置。 `=3:*.T*  
•在此示例中，由银制成的光栅位于玻璃基板上。 ',p`B-dw  
•为此，增加了一个平面界面，以便将光栅结构与基块分开。 Nu'T0LPNq(  
•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。 $McVK>=  
VS\~t  
t/aT  
<Cw)S8t  
矩形光栅界面 ZtfPB  
•请注意：界面的顺序始终从基板表面开始计算。 Xj<B!Wn*Xb  
•所选界面在视图中以红色突出显示。 l;SqjkN  
uN
1O(s  
•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。 v9OK <  
•可以在光路编辑器（Light Path Editor）中更改此材质。 .qCD(XZ+  
%
9A6c(L  
•堆栈周期（Stack Period）允许控制整个配置的周期。 50.cMms  
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
.5zqpm  
•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。 sc^TElic  
i7f/r.  
QuJ)WaJkC  
]?`t spm<t  
>\ :kP>U  
     4` gAluJ#  
矩形光栅界面参数 xCMcS~ 3/  
•矩形光栅界面由以下参数定义 jR#g>MDKB  
- 狭缝宽度（绝对或相对） E8~Bp-G)  
- 光栅周期 Y\len  
- 调制深度 --S2lN/:T  
•可以选择设置横向移位和旋转。 A-&C.g  
mRw &^7r  
T^ ^o  
^[SQw)*
 
高级选项和信息
kmm1b (  
•在传播菜单中，有几个高级选项可用。 lmZSsx  
•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 #AzZ4<;7  
•可以设置总级次数或衰逝波级次数 eEIa=MB*  
    （evanescent orders）。 x-km)2x=W  
•如果考虑金属光栅，这项功能非常实用。 $e7dE
$eH  
•相反，在介质光栅的情况下，默认设置就足够了。 d([NU;  
YAqv:
  
sHSZIkB-r  
     u|.L73<j%  
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 %B$~yx3#  
•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。 QcGyuS.B  
•此外，有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 G-[fz  
•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。 F{a--  
CxC&+';  
:e5)Q=lX  
     gf^"sfNk  
过渡点列表界面 vl8Ums} +  
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 ON|Bpt2Qp  
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 ^9 gFW $]  
•同样，平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 Rw\ LVRd
A  
:yo tpa  
PK@hf[YHe  
过渡点列表参数 wIIxs_2Q0c  
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 =l TV2C<  
•上限（Upper Limit）必须设置为大于所需光栅周期一半的值，但在周期性结构的情况下自动设置。 hmv"|1Sa!~  
rYbb&z!u  
g<VJ4TE6R  
     Q<.847 )  
•必须在周期化（Periodization）选项卡中设置此界面的周期。 UGK4uK+I`  
•此处，可以定义x方向和y方向的周期。 V8w!yc  
•在这种情况下，可以忽略内部和外部定义区域的设置，因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 5"=qVmT)  
1-4iy_d  
R87-L*9B^0  
^T83E}  
高级选项及信息 y| *X  
•同样，可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 YoV^Y&:9<  
Ai&-W  
D/C)Rrq"a  
oqa]iBO  
正弦光栅界面 gz-X4A"  
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 6vySOVMj  
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 (a0q*iC%  
•如果使用单个界面来描述光栅结构，则会自动选择材料： 3VZeUOxY\W  
- 脊的材料：基板的材料 '`$z!rA  
- 凹槽材料：光栅前面的材料 X(nbfh?n  
7yGc@kJ?  
\M-}(>Pfk  
     rnvKfTpZDU  
正弦光栅界面参数 T >XnVK  
- 正弦光栅界面也由以下参数定义：
@Omgk=
6  
•光栅周期 C 7)w8y  
•调制深度 M}|<# i7u  
- 可以选择设置横向移位和旋转。 e"9u}-Q@  
- 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。 &L[oQni];2  
Sq"O<FmI  
EY=`/~|c  
     f$vWi&(  
高级选项和信息 V3j1M?>  
•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。 Gzxq] Mg  
:r%Hsur(  
qP6YnJWl  
$xRZU9+  
高级选项及信息 dHp(U :)  
•如果增加层数（例如，增加2倍），则离散化变得光滑。 &VG|*&M  
{kGcZf3h  
%a-*Ku  
锯齿光栅界面 n]$50_@  
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 DK8eFyG^2  
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。 j{00iA}  
•如果使用单个界面来描述光栅结构，则会自动选择材料： nX,2jT;@L  
- 脊的材料：基板的材料 oG5:]/F  
- 凹槽材料：光栅前面的材料 d1YE$  
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R%)ZhG*  
X=O}k&  
锯齿光栅界面参数 d~B]s  
•锯齿光栅界面也由以下参数定义： ?;1^8 c0  
- 光栅周期 o4I&?d7;"  
- 调制深度 r[>4b}4s  
•此外，闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 )NG{iD{_]  
•可以选择设置横向移位和旋转。 (#6E{@eq  
•由于这是光栅界面（类似矩形和正弦型），因此不必选择周期。 m/W0vPM1  
Rv R,V  
?'F>DN  
     bo^d!/;  
高级选项和信息 6")co9  
•同样，可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 gG;d+s1  
gY'w=(/`  
探测器位置的注释 L@> +iZSO  
关于探测器位置的注释 tEEeek(!  
•在VirtualLab中，探测器默认位于基板后面的空气中。 XEd|<+P1  
•如果光栅包含在复杂的光学装置中，则必须这样做。 QIl![%  
•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。 VT
.BHZ  
•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）。 <YU+W"jQT  
•可以避免这些干涉效应的不良影响。 jA ?tDAx`  
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