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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: 2024-07-03
    摘要 :KmnwYm  
    ]d67 HOyK  
    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。 _aeIK  
    1 |  
    0iYo&q'n  
    lZAXDxhnT  
    系统内光栅建模 Rh}}8 sv  
     在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 0~~yYo&  
     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。 Rk,'ujc  
     光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 2HUw^ *3  
    Ul_ 5"3ze  
    {E; bT|3z  
    ,,SV@y;  
    附着光栅堆栈 V408u y-M  
    MaPOmS8?  
     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)。 -"NK"nb  
     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。 @U3:9~Q  
     参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 E!'6v DVC:  
     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)。 ^@3,/dH1 t  
    b'``0OB)  
    | C^.[)  
    h@E7wp1'~  
    堆栈的方向 (dfC}x(3h  
    iC3C~?,7  
    堆栈的方向可以用两种方式指定: JK`$/l|7  
    uu9IUqEq2  
    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)。 l?QA;9_R'  
    tLi91)oG  
    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。 Gx %=&O  
    #dKy{Q3he  
    &|j0GP&  
    $ay!'MK0d  
    基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 `Xz!apA  
    C1'y6{,@  
     作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 6DU~6c=)  
     然而,任何实际的光栅结构必须建立在基底上,因此,我们使用一个平面元件和中间的自由空间延伸对其进行建模。 *|<T@BXn  
     平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 /vq$/  
    | p!($  
    D Qz+t  
    Vpne-PW  
    高级选项和信息 "={*0P  
     在求解器菜单中有几个高级选项可用。 PtYG%/s  
     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。 pHuR_U5*?  
     既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 }K8e(i6z  
     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。 HCsd$M;Hbv  
    y>.t[*zT  
    m% 3D  
    Ml$<x"Q  
    结构分解  z3]W #  
    ?m5E Xe  
     结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 7*j!ZUzp  
     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。  63 'X#S  
     此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 7UY4* j|[C  
     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。 ^D5Jqh)  
    (8aj`> y  
    #M{qMJHDo  
    VP>*J`'H  
    光栅级次通道选择 ,cL;,YN  
    )l$}plT4  
     可以定义具体的透射和反射级次,以供模拟中考虑。在表面被从背面照明的情况下,也可以有不同的级次。 (:qc[,m  
     并不总是需要考虑所有的衍射级,我们建议只使用那些感兴趣的,以确保更有效的模拟。 =w}JAEE|(i  
     光栅级次通道的选择不影响FMM计算中的内部衍射级次(即精度)。 ,,BP}f+l$  
    6F!B*lr  
    9Q^cE\j  
    l_/(J)|a  
    光栅的角度响应 ^P^%Q)QXl  
     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&korU  
     对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 C+uW]]~I)  
     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。 t))MZw&@  
     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。 m0 As t<u  
    PWyf3  
    `:Gzjngc  
    \7i_2|w  
    例:谐振波导光栅的角响应 tH)j EY9  
    Jn^b}bk t  
    GkX Se)#p  
    C&>*~  
    谐振波导光栅的角响应 Bp_R"DS7A  
     k`Ifl)  
    _<LL@IX  
     
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