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2020-08-20 09:58 |
使用界面配置光栅结构
摘要 6*lTur9ni DKPX_:: 光栅结构广泛用于光谱仪、近眼显示系统等多种应用。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态方法(FMM)以简易的方式提供对任意光栅结构的严格分析。在光栅工具箱中,可以通过使用堆栈内的各种接口或/和介质来配置光栅结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面是人性化的,并且可用于生成更复杂的光栅结构。 本用例中,介绍了基于界面的光栅结构的配置具体操作流程。 MIsjTKE Z7V1e<E
l <Tkg9 Y#=0C*FS 本用例展示了...... dli?/U@hO •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: G yvEc3|@ - 矩形光栅界面 }Cvf[H1+ - 过渡点列表界面 mcP]k8?C - 锯齿光栅界面 f0~<qT?:n - 正弦光栅界面 A%-*M 'J •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 Q;*TnVbJ U6t>UE6k 光栅工具箱初始化 F
*=>= •初始化 i/6(~v - 开始 _s[ohMlh 光栅 -lQ8
&eB 通用光栅光路图 ^a0{"|Lq •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, [i==
Tp 可直接选择特定的光路图。 2`9e20 j_H9l,V
A_tdtN< \uQ yp*P1s 光栅结构设置 v,I4ozDx •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 ?NOc]'<(G
)"/.2S; •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 3yX^93 •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 n0bm 'qw ?1T)cd*
LUc!a4i"fO }F!tM"X\ •例如,选择第一个界面上的堆栈。
xAbx.\ <j,ZAA&5%Y 堆栈编辑器 Z@2^> eC •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
?12[8 •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 R}_B\# Q /'' |bIPa
>o9tlO) ^SM>bJ1Z_ 矩形光栅界面 |L[/]@| O?L6Ues •一种可能的界面是矩形光栅界面。 aO)Cq5 •此类界面适用于简单二元结构的配置。
Tsg;i; •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 c|m*<
i •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 bWWZGl9 •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 GVR/p 6l]jmj)/
OIJNOu I KG<. s< 矩形光栅界面 0Lb:N]5m8 •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 o1lhVM`15 •所选界面在视图中以红色突出显示。 znnnqR0us
Gf71udaa •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 o]/*YaB2> •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 tf[)Q:|
CGw, RNV •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 3MX&%_wUhB •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 %4' <0 •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 Cq8.^=}_ u+EZ"p;o
JOwm|%>3a 9U&~H*Hf
)hG4,0hv& 9`y@2/!Y 矩形光栅界面参数 {$qE>ic •矩形光栅界面由以下参数定义 4}4 cA\B:n - 狭缝宽度(绝对或相对) g$f+X~Q - 光栅周期 tVQq,_9C - 调制深度 59Lc-JJ •可以选择设置横向移位和旋转。 Ui?iMtDr HpP82X xj
DwmK?5 p qofD@\- 高级选项和信息 fofYe0z •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 A |u-VXQ •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 )iX2r{ •可以设置总级次数或衰逝波级次数 s!<RWy+ (evanescent orders)。 eWWqK9B.- •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
I'`90{I •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 8Sxk[`qx\K IJ]rVty
ONVhB xO[V>Ud •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 {x{~%)- •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 ]A%]W ^G •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 =U7P\sw2 •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 ) >te|@}o mq}V @H5
%@9c'6 J6J"> 过渡点列表界面 (^oN, 7 •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 v]Fw~Y7l! •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 'B:8tv •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 D%}rQ,*
!He_f-eZ v-Tkp
Yn 过渡点列表参数 nuH=pIq6x •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 a[Nm<
qV05 •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 A(_HMqA] OxQ 5P;O
|\2>n! 4#qZ`H,Ur) •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 LLc^SP j •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 A+|bJ>q •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 nll=Vd[ e"y-A&|
,wf:Fr ~R&rQJJeJ 高级选项及信息 7Kf •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 L{&>,ww Y'{}L@"t
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cASzSjYX ebn3r:IU- 正弦光栅界面 z3Yi$*q < •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 Mz.C`Z>o •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 DIABR%0 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: 15@2h - 脊的材料:基板的材料 cLEd-{x - 凹槽材料:光栅前面的材料 LC4VlfU #SKC>MGz
Atb`Q'Yrw xax[#Vl4 正弦光栅界面参数 c2t`i - 正弦光栅界面也由以下参数定义: ~s-bA#0S •光栅周期 ht*N[Pi4; •调制深度 ftvu69f
- 可以选择设置横向移位和旋转。 eL>wKu:r - 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。 e^em^1H(
% X- tw)
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{ 高级选项和信息 ^vxx]Hji •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 O:sqm
n V:#rY5X
WH4rZ }Z` )w~1VcnJEp 高级选项及信息 @ R[K8 •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 ,ss"s3 5kGQf
v-N4&9)%9 锯齿光栅界面 >|, <9z`D •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 T ay226 •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 tmOy"mq67 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: -.r"|\1X - 脊的材料:基板的材料 r!1f>F*dt - 凹槽材料:光栅前面的材料 TE;f*! 1 $1>cuu
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g4=C]\1 锯齿光栅界面参数 (V&8
WN •锯齿光栅界面也由以下参数定义: w+"E{#N - 光栅周期 q_6lD~~q^ - 调制深度 sVr|kvn2 •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 }-sh •可以选择设置横向移位和旋转。 @Co6$< •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 V,=5}qozQ pdm(7^
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)7Im}? )^BZ,e 高级选项和信息 +pq)
7 •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 .71ZeLv*
k-a1^K3 探测器位置的注释 G62;p# 关于探测器位置的注释 ]zVQL_%, •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 P>u2""c •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 Uj\t04 •但是,完美的平面和平行基板可能会产生一些干涉效应,而实际情况并非如此。 8G3 Z,8P4( •因此,为了计算光栅效率,应将探测器设置在基板材料内(同样适用于大多数光栅评估软件)。 vs$h&o>| •可以避免这些干涉效应的不良影响。 k~so+k&=b
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