| infotek |
2022-11-01 08:43 |
用于一般光学系统的光栅元件
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。 T8A(W :CE4<
{V
U&WEe`XM
Qh&Qsyo% 系统内光栅建模 ~i;{+j6Ho! 在一般光路中,光栅元件可以插入到系统的任何位置。 K{ar)_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。 &;-zy%#l 光栅元件可以通过元件 > 单个表面&堆栈 > 光栅找到。 G~<UP(G oV:oc,
[o#% Eg; 2.z-&lFBZ 附着光栅堆栈 1]G)41 =p'+kS+ 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)。 b&F9<XLqq 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。 RJ3oI+gI 参考面可以在三维系统视图中可视化,以帮助排列光栅。 ;`#R9\C=h 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)。 O,B\|pd2 )k,n}
\_1a#|97e DD$>3` 堆栈的方向 >l&]Ho ^MvuFA,C 堆栈的方向可以用两种方式指定: aL;!BlU8v !G;u
)7'v 它既可以应用在表面的正面,也可以应用在背面(在固体标签中定义)。 (*$bTI/~ Y}c/wF7o 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。 7_i8'(`` #; ?3kuq(
TsTc3 o]oiJvOr 基底的处理、菲涅耳损耗和衍射角 GkJcd; : ZrJL& 作为一种惯例,往往忽略基底的影响,例如衍射效率的计算。 1.!U{>$ 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。 0ae8Xm3J@R 平面的建模包括菲涅耳效应(S矩阵求解器)。 (P)G|2= . ImaM
|GnTRahV. Tzex\]fw 高级选项和信息 B`}um;T#~, 在求解器菜单中有几个高级选项可用。 f,HUr% @ 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。 2 kDsIEA 既可以设置考虑的总级次数,也可以设置倏逝级次数。 o&q>[c 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。 !?>V^#c ss)x
fG
FRd"F$U |ri)-Bk
, 结构分解 .hat!Tt9 ]1!" q40)] 结构分解选项卡提供了关于结构分解的信息。 T0w_d_aS 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。 D`LBv,n 此外,还提供了有关层数和转换点数的信息。 P"vrYom 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。 *HKw;I
=5+*TL`
,L/ x\_28 WkTJ M 光栅级次通道选择 Urr%SIakvM I/f\m}}ba 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。 sAkr-x?+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。 H-kX-7C 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)。 kTvM,< USBQEt
.;?!I_` x)::^'74 光栅的角度响应 c5YPV"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。 \fA{ sehdL 对于给定的光栅,其衍射行为与输入场有关。 C ^Y\?2h1 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。 ywa*?3?c 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。 "%-Vrb=:Y 6CY&pbR
"D(Lp*3hj& Z?axrGmg0 例:谐振波导光栅的角响应 kWzN {]v 8%[pno
|0I
@]@|H?
GShxPH{_j 谐振波导光栅的角响应 j_Szw
w- :?t~|7O:
qlO}=b/
|
|