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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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    离线infotek
    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 |/?)u$U<  
    k-LB %\p  
    直接设计非近轴衍射分束器仍然是一个挑战。由于衍射角相当大，元件的特征尺寸与工作波长在相同的数量级上。因此，设计过程超出了近轴建模方法。因此，在这个例子中，迭代傅里叶变换算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始设计结构，和傅里叶模态方法(FMM)随后应用于严格的性能评估。 `};8   
    yTDlDOmV!  
    <uugT9By  
     DR`d^aBWQ  
    设计任务 u3 mTsq!  
    {YCquoF  
    使用近轴近似的衍射1：7×7分束器的初步设计通过严格分析，进一步优化零阶均匀性和影响 hCX}*  
    W9{>.E?  
     YQ`GOP#/  
    U$J l5[`F^  
    光栅级次分析模块设置 xGQ958@  
                           0Ts[IHpg&E  
    $Nr :YI  
    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。 lc%2Pi[X  
    -f.<s!a  
    Rx$5#K!%M  
    7Q<xC  
    .[1"Med J  
    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。 ~M 6^%  
    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。 93|u. @lEy  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。  Efsfuv  
    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。 ellj/u61bj  
    u-zl-?Ne  
     %@Nuzdp  
    衍射分束器表面 `J h> 1l  
    LI[ w?6B  
     ) MFa~/x  
    @Z.s:FV[  
    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。 %C%~f {4  
    L Ty [)  
    gqaENU>  
    r >:7)p!|  
    YCwfrz  
     (( 0%>HJ{~  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) (5%OAjW  
    &eQF[8 ,  
     ^tIi;7k  
    iWu$$IV?-  
     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。 ^'=J'Q  
     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，。 J7BfH,o  
     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。 Zqke8q  
    s@C@q(i6  
     C8%Io l  
    rrei6$H&  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 f)\ =LV  
    xX`P-h>V`c  
     <qs>c<Vj  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述，作为许多可能的输出。 ~xqRCf{8  
    5V\\w~&/  
    k9`Bi`wp  
    使用可编程光栅分析仪，用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 /#M|)V*wn  
    ( Kh<qAP_n  
    GMLq3_'  
    设计与评估结果 h >w4{u0  
    相位功能设计 dOArXp`s  
    结构设计 >Liv].  
    TEA评价 0[g8  
    FMM评估 Q_'3}:4  
    高度标度（公差）     [^B04x@  
    0jO]+BI1  
    通用设置 Mt)`hR+2  
    xt@zP)6G  
    4A:@+n%3m  
    提供多次运行文档，允许用户执行任意数量的设计，并提供根据特定标准筛选结果的选项。 MNNPBE  
    通过这种方法获得了以下三个结果：我们将对其进行进一步评估。     _>B0q|]j4'  
    EoqUFa,  
    ]?tsYXU j  
    纯相位传输设计     O:3pp8  
    ;JMd(\+-  
     KFBo1^9N  
    pPm[<^\#S  
    结构设计 Fn*clx<  
    w@7NoD=  
     SLO;c{EFH  
    g5/%}8[- 2  
    CZv.$H"lW  
    更深的分析 Me[T=Tt`@w  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 -J4?Km  
    •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。 dIe-z7x  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 RG|]Kt8  
    l2KR=& SX/  
     GQoaBO.  
    Lz2 AWqR  
    使用TEA进行性能评估 9VdVom|e  
    nC^?6il  
     2`/JT  
     KHKf+^uu  
    使用FMM进行性能评估 MjNCn&c  
    Ce}wgKzr  
     Qfr%BQV  
    ~hPp)- A  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 utKtxLX"  
    $+)2CXQe5  
     :-7`Lfi@%  
    iPX6 r4-  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 l~Je ]Qt  
    RekTWIspT/  
     nk9Kq\2f:  
     1tU}}l  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 ;AK;%  
    C"_f3[Z  
     bvzeU n  
     DbFTNoVR  
    VirtualLab Fusion技术 S/v+7oT  
    7$x~}*u  
     U8kH'OD  
    y-O# +{7  
     
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