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    [技术]非近轴衍射分束器的设计与严格分析 [复制链接]

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    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2025-03-10
    摘要 9BpxbU+L;  
    eub}+~_?[  
    直接设计非近轴衍射分束器仍然是一个挑战。由于衍射角相当大，元件的特征尺寸与工作波长在相同的数量级上。因此，设计过程超出了近轴建模方法。因此，在这个例子中，迭代傅里叶变换算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始设计结构，和傅里叶模态方法(FMM)随后应用于严格的性能评估。 { `Z~T&}~T  
    \2=I//YF  
    T)%6"rPL3!  
     w&T\8k=  
    设计任务 z. X hE \  
     [B`4I  
    使用近轴近似的衍射1：7×7分束器的初步设计通过严格分析，进一步优化零阶均匀性和影响 /\<x8BJ  
    q]C_idK=  
     Q\}-MiI/  
    yH]Q;X '  
    光栅级次分析模块设置 < qab\M0W  
                           +c!HXX  
    V_ , `?>O  
    使用常规的分束器会话2编辑器，VirtualLabFusion提供了一个指导工具，允许用户一步一步地指定所有影响分束器设计的参数。 K?[Vz[-Fc  
    E3Y0@r  
    3uxf n=E  
     oJ*,a  
    T@{ab1KV  
    1. 通过应用设计带中的结构设计，所得到的传输函数可以转换为结构轮廓。 G u_\ySV/y  
    2. 对于此转换，使用了薄元近似(TEA)。因此，所得到的结构与初始相位函数成正比。 $M4Z_zle)  
    3. VirtualLab Fusion提供计算出的形式已经预设在光路中。 P_0[spmFU  
    4. 要在不同的模拟场景中使用这种结构，需要从组件内部获取实际的采样表面或指定的堆栈。 )eT>[['fm  
    v4Rci^8  
     F .Zk};lb  
    衍射分束器表面 ;+(_stxqV9  
    DZ\ '7%c  
     i/n ee_  
    4i{Xs5zk  
    为了进一步评估，使用了通用光栅光学设置，其中加载之前保存的堆栈。光栅光学装置提供了独特的工具、组件和分析仪，以进一步研究给定周期结构的特性和性能。 3M+rFB}tS  
    /YUW)?o!^N  
    Q W,:'\G  
    |a"]@W$>  
    Jnd_cJ]a  
     pZeO dh  
    衍射光束求解器-薄元素近似(TEA) J^CAQfcx  
    ilVi  
     HfhI9f_x  
    s@iY'11  
     一般光栅组件提供了薄元近似(TEA)和傅里叶模态方法(FMM)作为解决模型给定的光栅。 g(X `.0  
     薄元近似通常产生更快的结果，当结构小于波长的5倍,可能有精度问题，。 `Mt|+iT$p  
     傅里叶模态方法允许一个严格的模拟，但需要更高的数值计算。 j;E$7QH[  
    T%& vq6  
     %i/|}K  
    z9OpMA  
    光栅级次和可编程光栅分析仪 jQ'g'c!  
    EV Z1Z  
     4G' E< ab  
    光栅级次分析仪提供了所有衍射阶的效率的概述，作为许多可能的输出。 =H23eOS_#  
    _eq$C=3Ta  
    w0Nm.=I-   
    使用可编程光栅分析仪，用户可以指定应计算的值。例如:总效率、均匀性误差、0阶效率 u6?9#L(  
    E9I08AODS  
    w{dRf!b69  
    设计与评估结果 Y DHP-0?  
    相位功能设计 EATVce]T  
    结构设计 0fBwy/:  
    TEA评价 ~7KH/%Z-  
    FMM评估 N9#xTX  
    高度标度（公差）     RD)Vb$.B:  
    ezL1,GT  
    通用设置 '"\n,3h  
    b\H&E{Gn|x  
    i.W*Go+  
    提供多次运行文档，允许用户执行任意数量的设计，并提供根据特定标准筛选结果的选项。 -N^Ah_9ek  
    通过这种方法获得了以下三个结果：我们将对其进行进一步评估。     *A8*FX>\F  
    W/,:-R&'>  
    {_*G"A 9  
    纯相位传输设计     MG.c`t/w  
    kO*\JaD  
     fPKpV`Hr3  
    )V>OND  
    结构设计 W?aP%D"(i  
    4.wrY6+V  
     T-ST M"~%  
    ]nebL{}5  
    56c[$ q  
    更深的分析 yv]|Ce@8A  
    •高度剖面的缩放对零阶有很大影响。 .'H$|"( v  
    •可以利用这一点来纠正零阶不期望的效率，从而改善均匀性。 L)\<7  
    •参数运行是执行此类调查的最佳工具。 n!~ $Z/  
    p.8  
     !LpjTMYs  
    y0T#Qq  
    使用TEA进行性能评估 NkNFx<9T  
    vdgK3I  
     VK*`&D<P  
     i?M-~EKu  
    使用FMM进行性能评估 b+ycEs=_  
    <Fx%P:d  
     +2eri_p  
    bfncO[Q,?  
    进一步优化–设计#1的零阶阶次优化 gfIS  
    c u";rnj  
     TW(X#T@Z6I  
    wzxV)1jT  
    进一步优化–设计#2的零阶阶次优化 6la'\l#  
    DBaZcO(U  
     u ynudO  
     %{rb,6  
    进一步优化–设计#3的零阶阶次优化 {Y2 J:x  
    N3\RXXY  
     sm{0o$\Z  
     =8*ru\L:hr  
    VirtualLab Fusion技术 O:rf DO  
    3J 5,V  
     +L'Cbv="  
     
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