[技术]用于一般光学系统的光栅元件 [复制链接]

摘要 )Cfrqe1^  
zf u7
8  
光栅是光学中最常用的衍射元件之一。如今，它们经常被用于复杂的系统中，并与其他元件一起工作。在这种情况下，非常需要将光栅不仅仅是作为孤立的元件来模拟，而是与系统的其余部分结合，以评估整个系统性能。VirtualLab Fusion提供了一个独特的光栅元件，允许在光路中轻松地包含各种不同形状的光栅，无论是一维周期光栅(层状)，二维周期光栅，或体(布拉格)光栅。本用例介绍了该元件的功能，包括光栅级次的设置和堆栈的定位。 Ry3 f'gx  
L,L7WObA  
4VgDN(n0@  
ij5YV3  
系统内光栅建模 #1R %7*$i  
 在一般光路中，光栅元件可以插入到系统的任何位置。 h (2k;M^s  
 这使得在一个复杂的系统中对光栅进行建模，并因此评估整个系统的性能成为可能，同时考虑光栅的可能影响。 1A`";E&  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 d5hE!=  
_r'M^=yx[  
A4h/oMis  

l0)uu4|  
附着光栅堆栈 pXa? Q@6  
K(S/D(\ FL  
 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈总是附着在一个虚拟参考面上(仅平面)。 O?Tg`]EX  
 元件的大小仅用于在3D光线追迹视图中显示；仿真中不考虑孔径效应。 XvY-C  
 参考面可以在三维系统视图中可视化，以帮助排列光栅。 2=EKAg=S  
 所应用的光栅结构可以是一维周期(层状)，也可以是二维周期(交叉光栅)。 Jmx}r,j  
3s2M$3r)6  
5;Xrf=  
TVA1FD
 
堆栈的方向 t;3.;  
Ags`%(  
堆栈的方向可以用两种方式指定： XT"c7]X  
Y2EN!{YU  
它既可以应用在表面的正面，也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 67?5Cv  
_!zY(9%  
请注意，如果堆栈位于正面，堆栈将绕Z轴旋转180°。这会影响堆栈的内部坐标系，需要在定义高度轮廓时加以考虑。 lH.2H  
HxaUVg0  
g_U6
9 z  
$}fA;BP  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 3I+pe;  
wQT'~'kL  
 作为一种惯例，往往忽略基底的影响，例如衍射效率的计算。 J^4k}  
 然而，任何实际的光栅结构必须建立在基底上，因此，我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 T^_9R;  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 lDeWs%n  
\ 714Pyy  
R8l9i2  
iY-dM(_:]  
高级选项和信息 L%FL{G  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 }|,y`ui\  
 求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”，也被称为RCWA，“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 Hik[pVK@  
 既可以设置考虑的总级次数，也可以设置倏逝级次数。 S

J5kA`  
 如果考虑金属光栅，这可能是有用的。相反，对于介质光栅，默认设置就足够了。 1oPT8)[U  
N;Bal/kd2  
,"o\_{<z  
  x<(h9tB  
结构分解 /7^~*  
}8HLyK,4  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 uZ+<  
 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 bb{+
 
 此外，还提供了有关层数和转换点数的信息。 7 <xxOY>y  
 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 9[`6f8S_$  
D6w0Y:A{.  
T (qu~}  
AN@Vos Cu  
光栅级次通道选择 Z>l>@wNm  
#^Y,,GA  
 可以定义具体的透射和反射级次，以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下，也可以有不同的级次。 scdT/|(U$  
 并不总是需要考虑所有的衍射级，我们建议只使用那些感兴趣的，以确保更有效的模拟。 S4w/ kml3  
 光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 ZAE;$pkP  
}1V&(#H2  
C7{wI`~  
)-(NL!?`  
光栅的角度响应 e\<I:7%Rg  
 在VirtualLab Fusion中，光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 X6)LpMm  
 对于给定的光栅，其衍射行为与输入场有关。 8/:\iPk0  
 不同波长/偏振态下的衍射效率不同，不同入射角度下的衍射效率也不同。 fOVRtSls  
 为了解决角度相关的衍射行为，可能需要指定k域(角空间)的采样点。请参阅下面的示例以进一步说明。 utr_fFu  
GOt@x9%  
nV,a|V5Xm  
SZ_hGD0  
例：谐振波导光栅的角响应 QUt!fF@t  
y{&,YV&_h  
>97N $  
r$KDNa$/a  
谐振波导光栅的角响应 Y3[@(  
%9j]N$.V