[技术]用于一般光学系统的光栅元件 [复制链接]

摘要 -Ou.C7ol  
\Z&Nd;o   
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。 oPM*VTMA  
IA({RE  

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ii-AE L  
系统内光栅建模 j
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6p>6  
 在一般光路中，光栅元件可以插入到系统的任何位置。 RZ xwr  
 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。 Y`Io}h G$  
 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 >([,yMIY  
qS FtQ4  

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2R.LLE  
FutS  
附着光栅堆栈 W>)0=8#\  
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 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)。 Zrr)<'!i  
 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。 ]p3f54!  
 参考面可以在三维系统视图中可视化，以帮助排列光栅。 X["xC3 i  
 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)。 #c>GjUJ.w  
$?G@ijk,  

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堆栈的方向 x
I{4<m/0N  
.t5.(0Xk[A  
堆栈的方向可以用两种方式指定： EN
2SI
+  
N+rU|iMa.  
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)。 N}K [Q
=  
_wS=*-fT  
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。 ,T<JNd'  
c{BAQZVc  

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2 HEU  
D3X4@sM  
基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 DfD >hf/  
Y(.e e%;,  
 作为一种惯例，往往忽略基底的影响，例如衍射效率的计算。 VTM* 1uXS>  
 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。 .qO4ceW2-~  
 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 cR/Nl pX  
V0>X2&.A  

图片:1-22092H012533S.png

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)Y7H@e\1
 
高级选项和信息 3k`Q]O=OU  
 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 $`E?=L`$  
 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。 Pwl*5/l  
 既可以设置考虑的总级次数，也可以设置倏逝级次数。 ~Ld5WEp k3  
 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。 Q=`yPK>{$N  
H@=oVyn/  

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K8;SE!  
  25$_tZPAI  
结构分解 oLT#'42+H  
*9^8NY]  
 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 si]VM_w6  
 层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 z'EQdQ)  
 此外，还提供了有关层数和转换点数的信息。 P1Hab2%+  
 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 c$Kc,`2m
7  
4]h/t&ppq  

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光栅级次通道选择 <+oh\y16  
L0fe  
 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。 ^v'kEsE^*  
 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。 b&:v6#i  
 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)。 b>;?{  
d m8t~38  

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P}v ;d]  
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光栅的角度响应 .| 4P :r  
 在VirtualLab Fusion中，光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 ]F4QZV
( M  
 对于给定的光栅，其衍射行为与输入场有关。 nK1eh@a9Qv  
 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。 TTz=*t+D  
 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。 k83K2>]  
mWT+15\5r(  

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例：谐振波导光栅的角响应 d4S4 e  
!9;m~T7.  

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谐振波导光栅的角响应 |g&V? lI  
TEz;:*,CG  

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