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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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    光币
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 rw40<SS"Z  
    &sr:\Qn X/  
    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。 ;L\!g%a  
    xr7-[)3Q$  
    : pE-{3I  
     '/gxjr&  
    设计任务 &CxyP_  
    S?,KgMVM  
    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 2ZTyo7P  
    k=ior  
     p3,(*eZ  
    6I5[^fv45G  
    光栅级次分析模块设置 l"~h1xk~  
                           O|^6UH  
    )Bm^aMVl3  
    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。 vMW-gk  
    nkr,  
    sTYuwna~   
    ^G7n#  
    |2+F I<v4  
    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。 y<'2BTf  
    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。 Z7KB?1{G  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 ~,`\D7Z3  
    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。 2S7H_qo$  
    #Kb)>gzT  
     O)=73e\  
    衍射分束器表面 lhIr]'?l  
    }{w_>!ee  
     pO7{3%  
    bCY^.S-  
    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。 2\iD;Z#gM  
    Xx9~  
    BHRrXC\  
    -V<=`e  
    2!~>)N  
     k{u%p<  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) Vqv2F @.  
    [<3Q$*Ew  
     no\}aTx  
    a s<q  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 t6,M  
     薄元近似通常产生更快的结果，当结构小于波长的5倍,可能有精度问题，。  S9ak '  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟，但需要更高的数值计算。 t KqCy\-q  
    Y" ]eH{  
     W0uM?J\O  
    4{;8 ]/.a  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 u_/OTy  
    U%B]N@  
     :BZx ) HxQ  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述，作为许多可能的输出。 7$dc? K  
    xz Gsfd  
    *v7& T  
    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 :xUl+(+  
    t2-zJJf8  
    t73Z3M  
    设计与评估结果 o._#=7|(  
    相位功能设计 fb=$<0Ocj  
    结构设计 <J_,9&\J  
    TEA评价 h+'eFAZ  
    FMM评估 ?D$b%G{  
    高度标度（公差）     XtH_+W+O  
    ?\p%Mx?   
    通用设置 ;(iUY/ h[h  
    $nd-[xV  
    wGQhr="  
    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。 d=5}^v#4  
    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。     g J[q {b  
    >J75T1PH=  
    t%YX-@  
    纯相位传输设计     9Nbg@5(  
    =x.v*W]F`  
     X=c ,`&^  
    LXEu^F~{u#  
    结构设计 !&:W1Jkp(  
    Z-sN4fr a  
     $q@RHcj  
    dgqJ=+z 0y  
    &+r ;>  
    更深的分析 Px?At5  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 AYQh=$)(  
    •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。 [F-u'h< *l  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 g}og@UY7#  
    $=g.-F% *=  
     6%hEs6-R  
    -0J<R;cVs  
    使用TEA进行性能评估 BMsy}08dQ  
    nF y7gA|  
     uM!r|X)8  
     Ue\oIi  
    使用FMM进行性能评估 k49n9EX  
    SVEA  
     .+~kJ0~Y  
    @_:?N(%(  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 -clg 'Aa;.  
    G;#t6bk  
     @KRn3$U  
    p){RS q  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 FZ.Yn   
    n_ NG~ /x  
     Kz2^f@5=F  
     R#^pNJN  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 yT9RNo/w  
    ?|rw=%  
     [67f;?b  
     Y%cA2V\#m  
    VirtualLab Fusion技术 -OGy-"  
    q@yabuN@,j  
     7(iRz  
    szs3x-g  
     
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