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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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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-07-03
    摘要 ZA P+jX;  
     ;CrA  
    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。 Em 7q@  
    `l}-S |a  
     pqe tYu  
    l1??b  
    系统内光栅建模 F, "x~C  
     在一般光路中，光栅元件可以插入到系统的任何位置。 : ?V;  
     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。 )v9[/ ]*P  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 Y:a(y*y<  
    )0Lq>6j9  
     ,y>Na{@Y  
    P8jK yo  
    附着光栅堆栈 40<&0nn  
    2*|]#W  
     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)。 jBC9Vt;B  
     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。 %L/=heBBd  
     参考面可以在三维系统视图中可视化，以帮助排列光栅。 @FTi*$Ix  
     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)。 1mX*0>  
    ^ WNJQg'  
    y AWDk0bx  
    eZ!k'bS=  
    堆栈的方向 ? Z=v&d[o)  
    _=8+_OEk  
    堆栈的方向可以用两种方式指定： 9ZBF1sMg  
    r>Ln*R,9D  
    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)。 Zx_m?C_2_  
    pR"qPSv'  
    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。 Y[!a82MTzn  
    >=V+X"\Z  
    gy{a+Wbc*  
    ~K9U0ypH  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 p[b\x_0%c  
    Q-F9oZ*0  
     作为一种惯例，往往忽略基底的影响，例如衍射效率的计算。 ,:`6x[ +  
     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。 @>Keu\)  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 :m d3@r']  
    U]|q4!WE  
     'm|m +K83  
    OL rD4 e  
    高级选项和信息 f2wW2]Fg  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 Bu1z$#AC  
     求解器选项卡允许编辑所使用FMM(“傅里叶模态法”，也被称为RCWA，“严格耦合波分析”)算法的精度设置。 K\b O[J  
     既可以设置考虑的总级次数，也可以设置倏逝级次数。 \ax%I)3  
     如果考虑金属光栅，这可能是有用的。相反，对于介质光栅，默认设置就足够了。 ^aXBt  
    ZkW@|v  
     { rT`*P~  
      U3}R^W~eb  
    结构分解 K_QCYS.  
    |Z ,G  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 6<Z: Xw  
     层分解和转换点分解设置可以用来调整结构的离散化。默认设置适用于几乎所有光栅结构。 yjd'{B9{  
     此外，还提供了有关层数和转换点数的信息。 5F"?]'*/  
     分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述。折射率用色标表示。 O@iW?9C+  
    tWn m{mF  
     &r%*_pX  
    PoJ$%_a}  
    光栅级次通道选择 er0D5f R  
    _sVs6AJ  
     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。 opMUt,4  
     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。 v=tj.Vg  
     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)。 KeB4Pae|V  
    t\i1VXtO  
     QIK73^  
    "ILWIzf.]  
    光栅的角度响应 cA? x(  
     在VirtualLab Fusion中，光栅元件的运算符通过FMM(又名RCWA)在k域中建模。 n#Roz5/U  
     对于给定的光栅，其衍射行为与输入场有关。 R`2A-c  
     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。 AxlFU~E4  
     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。 M"^Vf{X^  
    N-`;\  
     jJZsBOW[8  
    .KucjRI  
    例：谐振波导光栅的角响应 s&hA  
    gvNZrp>e!  
     6 ]Oxx{|}  
    V:BX"$ J1  
    谐振波导光栅的角响应 mE`qvavP|/  
    nKB&|!  
     _-]!;0E IV  
     
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