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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    摘要 (/uAn2  
    <a]i"s  
    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。 (oi:lC@h*  
    SK lvZ  
    rz@q W2  
     }9+;-*m/  
    设计任务 >=[uLY[aK  
    (iX8YP$%  
    使用近轴近似的衍射1：7×7分束器的初步设计通过严格分析，进一步优化零阶均匀性和影响 Q]YB.n3   
    aOH|[  
     C< 9x\JY%  
    8@;]@c)m  
    光栅级次分析模块设置 g%&E~V/g$  
                           7pm'b,J<  
    xIGq+yd(  
    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。 @khFk.LBD  
    d.FU) )lmD  
    >\d&LLAe  
    -g@!\{  
    -B;#pTG  
    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。 jc&k-d>=G  
    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。 Y~AjcqS  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 %rylmioW>  
    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。 SXk.7bMV6  
    uZC=]Ieh  
     UJL2IF-x  
    衍射分束器表面 4yxQq7 m,  
    ,WRm{ v0f^  
     E`.xu>Yyj  
    D5,]E`jwu  
    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。 {Rkd;`Q`!  
    z:>cQUYl  
    wM+1/[7  
    /W/e%.  
    Co1d44Q  
     6Ijt2c'A}  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) (9Zvr4.f7  
    pR61bl)  
     ^ Oh  
    `,qft[1  
     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。 BS9VwG <Z  
     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，。 (xHmucmwp  
     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。 F\ B/q  
    suY47DCX)  
     IrMH AM5K  
    h[W`P%xZ  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 0$*7lQ<a#M  
    h} `v0E  
     xDo0bR(  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述，作为许多可能的输出。 { ADd[V  
    50cVS)hG6d  
    gJQ#j~'  
    使用可编程光栅分析仪，用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 6KMO*v  
    (BEe^]f  
    NoiB9 8g  
    设计与评估结果 #L*\^ c  
    相位功能设计 ~*HQPp?v  
    结构设计 /eV)5`V  
    TEA评价 32wtN8kx  
    FMM评估 MgeC-XQM  
    高度标度（公差）     KN}#8.'>3  
    x3q^}sj%  
    通用设置 Rl Oy,/-<  
    !"N,w9MbD  
    39v Bsc  
    提供多次运行文档，允许用户执行任意数量的设计，并提供根据特定标准筛选结果的选项。 ZSuoD$~k[  
    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。     "t0^4=c+7  
    M& ZKc  
    e$[O J<t  
    纯相位传输设计     8 0tA5AP  
    U#z"t&o=L  
     $|~ <6A{y  
    c,a8#Og  
    结构设计 0Y8gUpe3P6  
    t\M6 d6  
     &W45.2  
    w!m4>w  
    ~su>RolaX  
    更深的分析 Gdow[x  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 [+\He/M6  
    •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。 eKiDc=@  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 w|f+OlPXq  
    % !@E)%d0  
     "Hw%@]#  
    "yu{b]AU  
    使用TEA进行性能评估 Qw0k-t0=4  
    Va?]:Q  
     x{pj`'J)  
     P.Nt jz/B  
    使用FMM进行性能评估 aT,WXW*  
    ;P S4@,  
     ^(q .f=I!a  
    wq?"NQ?O<  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 /4;mjE  
    <V^o.4mOg>  
     E-WpsNJ)X  
    RvR.t"8  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 :W)lt28_  
    "09v6Tx  
     K@p9_K8  
     )<QX2~m<  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 ]!TE  
    XJo.^<m  
     [[[C`H@  
     JZ}zXv   
    VirtualLab Fusion技术 q7CLxv &QG  
    Z66Xj-o  
     wqG#jC!5  
    T={!/y+  
     
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