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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 w QH<gJE/:  
    <+Dn8  
    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。 N~d?WD\^  
    OgQV;at  
    ZaDyg"Tw+  
    w\}ieI8J  
    设计任务 4Lh!8g=/  
    k_qd |  
    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 J^nBdofP  
    fk[-mZ  
    ox>^>wR*  
    c~$)UND^  
    光栅级次分析模块设置 g\(G\ tnu>  
                           *:YiimOY"  
    gsv uE  
    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 goRL1L,5  
    >#;.n(y  
    c74.< @w  
    ,p@y] cr  
    \oXpi$  
    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。 @ ZwvBH  
    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。 a| x.C6P e  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 NP#w +Qw  
    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。 _AYK435>N  
    KB,j7 ~V  
    V _/%b)*  
    衍射分束器表面 Un(aW=PQ0  
    Eh;'S"{/?j  
    Gg3,:A_ w  
    p2[n$61   
    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。 dA`IEQJL  
    Co_A/  
    -M~:lK]n   
    i2A81>68<  
    eRstD>r  
    Z{Qu<vy_  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) }wjw:M  
    ;Ax }KN7  
    Nw/  ku  
    V/LLaZ TE  
     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。 S6M}WR^,  
     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,。 <X^@*79m  
     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。 4qbBc1,7y  
    4*#18<u5  
    :WS@=sZN  
    m6K}|j  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 VT`^W Hu  
    D~fl JR  
    (sTpmQx,b  
    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。 UiP"Ixg6  
    xJvmhN/c  
    LTCb@L{^i  
    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 n)e 6>R ;  
    PfD.:amN7  
    D~iz+{Q4  
    设计与评估结果 AW'0,b`v  
    相位功能设计 ]BZA:dd.G  
    结构设计 8oseYH  
    TEA评价 rjAn@!|:+  
    FMM评估 9C9oUtS  
    高度标度(公差)
    {n.PF8A5X  
    k[YS8g-Q  
    通用设置 NC`aP0S  
    |?xN\O^#}  
    dNH08q8P  
    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。 $am$ EU?s  
    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。
    beGa#JH,  
    EhvX)s  
    mzKiO_g}  
    纯相位传输设计
    {.|CdqwY  
    ~.nmI&3  
    aEWWP]  
    @4#c&h 3  
    结构设计 RFcv^Xf  
    V>LwqS~`  
    yNo0ubY  
    F6|]4H.3Q  
    : /N0!&7  
    更深的分析 fu ,}1Mq#  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 (@VMH !3  
    •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。 +Q)XH>jh   
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 ,HV(l+k {|  
    T!kN)#S  
    'ya{9EdlT  
    xn(kKB.  
    使用TEA进行性能评估 (gU!=F?#m  
    S Lj!v&'  
    ,Vm < rK  
    50wulGJud  
    使用FMM进行性能评估 }?i0  I  
    !hy-L_wL]  
    _Y4` xv0/  
    pa3{8x{9m  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 i)#dWFDTv  
    n'LrQU  
    qgHWUwr+n  
    KYI/  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 !;{7-~  
    C2I_%nU Z1  
    I6av6t}  
    m? }6)\ob  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 #q$HQ&k  
    ED( Sg  
    FVbb2Y?R  
    pE0Sw}A:9  
    VirtualLab Fusion技术 _6hQ %hv8  
    #p&qUw  
    BwpqNQN  
    b. '-?Nn  
     
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