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    [技术]用于一般光学系统的光栅元件 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-10-12
    关键词: 光学系统光栅
    摘要 oh0|2IrM  
    x9A ZS#e)[  
    光栅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。 vx}Z  
    \Rqh|T<D  
    sJK:xk.6!  
    Ja=70ZI^ 6  
    系统内光栅建模 _ZM9 "<M-X  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 DPQGh`J  
     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。 Bye@5D  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 8t: &#h  
    oEoJa:h  
    m:f ouMS  
    K6*UFO4}i  
    附着光栅堆栈 ?En| _E_C  
    <`j[;>O  
     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)。 [2 w <F[  
     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。 m4U+,|Fa  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 =#2qX> ?  
     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)。 m2q;^o:J  
    "Xk%3\{P  
    Xe3z6  
    j /dE6d  
    堆栈的方向 %^?3s5PXD  
    ]n]uN~)9  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: %>9+1lUhV  
    \P~rg~  
    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)。 D7WI(j\  
    ciGpluQF  
    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。 4IP\iw#w  
    kH8$nkeev  
    m7wc)"`t  
    a3dzok  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 +V);'"L  
    CziaxJ  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 |;U=YRi  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 ?+,*YVT  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 [mf7>M`p]@  
    Hdbnb[e  
    3pTS@  
    c."bTq4tJ  
    高级选项和信息 g\\1C2jG  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 nl-t<#z[  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”,也被称为RCWA,“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 ;;w6b:}-c  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 WW [`E  
     如果考虑金属光栅,这可能是有用的。相反,对于介质光栅,默认设置就足够了。 N{ V5 D  
    ]Z$TzT&@%  
    4&oXy,8LC  
    j*H;a ?Y  
    结构分解 mzV"G>,o  
    *pb:9JKi  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 `b.o&t$L  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 b1+hr(kMRM  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 f05"3L:  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 A eGG  
    !M]%8NTt2  
    (Q@+v<   
    .kbr?N,'  
    光栅级次通道选择 x7KcO0F{  
    Z(LxB$^l[  
     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。 B3cf] S%  
     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。 bQXc IIa{  
     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)。 ~~xyFT+{F  
    }c35FM,  
    FYXw$7'l  
    z{`6#  
    光栅的角度响应 A{4G@k+#d  
     在VirtualLab Fusion中,光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 j(Fa=pi  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 4/HY[FT  
     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。 k(-Z@   
     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。 Z{a{HX[Jx  
    c_ qcb7<~.  
    6^] `-4*W  
    5 Q6{(q|M  
    例:谐振波导光栅的角响应 W s^+7u  
    W>}Qer4  
    UzU-eyA  
    ;Na8 _}  
    谐振波导光栅的角响应 <TLGfA1bC  
    Avs7(-L+s  
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