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    [技术]非近轴衍射分束器的设计与严格分析 [复制链接]

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    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 lQ*eH10H  
    3gfimD$_E  
    直接设计非近轴衍射分束器仍然是一个挑战。由于衍射角相当大，元件的特征尺寸与工作波长在相同的数量级上。因此，设计过程超出了近轴建模方法。因此，在这个例子中，迭代傅里叶变换算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始设计结构，和傅里叶模态方法(FMM)随后应用于严格的性能评估。 gbOCR1PBg  
    Jp;k+ "<q  
    }uX|5&=~f  
     IlLn4Iw  
    设计任务 's@MQ! *  
    5M?mYNQR/H  
    使用近轴近似的衍射1：7×7分束器的初步设计通过严格分析，进一步优化零阶均匀性和影响 ]1fZupM^6  
     Iao[Pyk  
     3n(*E_n  
    q#1X[A()  
    光栅级次分析模块设置 EI`vVI  
                           n@B{vyy  
    fwmLJ5o N  
    使用常规的分束器会话2编辑器，VirtualLabFusion提供了一个指导工具，允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数。 6 S*zzJ.0K  
    kEK[\f VE  
    \ sf!  
    q]v,  
    )|T`17-  
    1. 通过应用设计带中的结构设计，所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 MTB@CP!u  
    2. 对于此转换，使用了薄元近似(TEA)。因此，所得到的结构与初始相位函数成正比。 J'7 y   
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 \|{*arS  
    4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构，需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 ku3D?D:V  
    sQ(1/"gb  
     4]"w b5%  
    衍射分束器表面 Fg@ ACv'@  
    r } 7:#XQ  
     F^TAd  
    >40 GP#Vz  
    为了进一步评估，使用了通用光栅光学设置，其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪，以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 {F)E\)$G  
    =dn1}  
    *K!7R2Rat  
    9 d] tjT  
    )v-Cj_W5]"  
     LI:?Y_r  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) BGA%"b  
    09x+Tko9;*  
     (JvQ-H  
    V4oak!}?  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 7n<#y;wo  
     薄元近似通常产生更快的结果，当结构小于波长的5倍,可能有精度问题，。 J{^n=X9M0J  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟，但需要更高的数值计算。 I-,Xwj-  
    UJ9q-r  
     F42TKPN^uu  
    T!&jFy*W  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 U !.~XT=  
    bA0uGLc  
     s?~8O|Mu'  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述，作为许多可能的输出。 #Ul4&QVeg  
    ;4R =eI  
    Iy6p>z|  
    使用可编程光栅分析仪，用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 p5D5%B/  
    jaL$LJV  
    )Xq@v']%~9  
    设计与评估结果 +$(71#'y  
    相位功能设计 n=;';(wR[  
    结构设计 .Kg|f~InO  
    TEA评价 Bmi:2} j  
    FMM评估 5#yJK>a7  
    高度标度（公差）     3j]UEA^  
    g&|4  
    通用设置 y*y`t6D  
    87&KQ_  
    (ra:?B  
    提供多次运行文档，允许用户执行任意数量的设计，并提供根据特定标准筛选结果的选项。 7=$+k]U8  
    通过这种方法获得了以下三个结果：我们将对其进行进一步评估。     W\nHX I  
    <Gbn PG?  
    =# k<Kw#  
    纯相位传输设计     P@^z:RS*{  
    Y\+(rC27  
     MLkL.1eGSb  
    ~E^yM=:h  
    结构设计 +Q@/F~1@6@  
    Vy?R/ Uu  
     "R@$Wu53|  
    2N8rM}?90  
    gaLEhf^  
    更深的分析 _A@fP[C  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 Q0 uP8I}n  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率，从而改善均匀性。 [4K9|/J  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 h|(Z XCH  
    _IQU<Za  
     (T>?8 K _d  
    (>!]A6^L~  
    使用TEA进行性能评估 IGh !d?D  
    vp )}/&/  
     FqT,4SIR  
     }skRlC  
    使用FMM进行性能评估 :{TmR3.  
    p]1yd;Jt  
     rm5T=fNJ  
    %v`-uAy:  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 0i5T] )r  
    ]<\;d B  
     @dWS*@  
     &*>C PO  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 azR;*j8Q'  
    ?'ez.a}  
     *D09P%  
     q5'yD;[hE  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 $$bTd3N+  
    k+7M|t.?4  
     xZ S\#{  
     #pDGaqeX  
    VirtualLab Fusion技术 {l*&l2  
    v8U1uOR,%  
     $_URXI  
    qj3bt_F!x  
     
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