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2023-01-11 08:43 |
使用界面配置光栅结构
'%y;{,g* 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。 #g<6ISuf +tJ 7ZR%
==EB\>g| sGc.;": 本用例展示了...... ]D,\(| •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: mB"1QtD - 矩形光栅界面 t$rla_rbY - 过渡点列表界面 (QQkXlJ - 锯齿光栅界面 T@a|*.V - 正弦光栅界面 \;JZt[ •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 S1U[{R?, mp
z3o\n 光栅工具箱初始化 q`UaJ_7 •初始化 U_WO<uhC - 开始 N! I$Qtr, 光栅 #\\|:`YV 通用光栅光路图 1:J+`mzpl •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, c7RQ7\ 可直接选择特定的光路图。 n/S+0uT !@ {sM6U
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lC51 L+}<gQJ( 光栅结构设置 Zn[ppsz| •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 >T-4!ZvS\j
nkf7Fq} •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 ',/2J0_ •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 cZ# %tT# L@Q+HN
nu(7YYCM$ rR
8 6D •例如,选择第一个界面上的堆栈。 _<=h#lH Fm*npK 堆栈编辑器 Y=5P=wE •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 ,e$6%R •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 Xt
+9z GxEShSGOE
6[SIDOp*^ opMnLor 矩形光栅界面 iu3L9UfL[ dFyGI? •一种可能的界面是矩形光栅界面。 p}<60O"r$ •此类界面适用于简单二元结构的配置。 # 1dg% •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 u1=K#5^ •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 fH$#vRcq •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 qG ? :Q !#=3>\np+X
*"OUwEl a !F.h+&^D; 矩形光栅界面 #'0Yzh]qc •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 e['<.Yf+ •所选界面在视图中以红色突出显示。 jFUpf.v2
h9/fD5 •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 x0WinLQ •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 w)`XM
Rc
&m4|cw7 •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 RB|i<`Z •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 9\c]I0)3p •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 3bYjW=_hA c+
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B(k tIy j[.nk
dDIR~!T .6xMLo,R 矩形光栅界面参数 bzxf*b1I •矩形光栅界面由以下参数定义 ~f[ Y; - 狭缝宽度(绝对或相对) /R&h#;l - 光栅周期 ~$J(it-a - 调制深度 5doi4b>]! •可以选择设置横向移位和旋转。 .Z
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F"UI=7:o se`Eez} 高级选项和信息 RB4 +"QUh •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 ;81,1
Ie<~ •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 EK Vcz'w •可以设置总级次数或衰逝波级次数
\2e^x (evanescent orders)。 c!/+0[ •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 kS8?N`2}LV •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 %1.F;-GdsW zX4RqI
<|jh3Hlp yCvtglAJ4 •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 yDwh]t •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。 y<E];ub •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 r9Ogez ER •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。 _p*8ke Uq$/Q7
:C(/yg bXOKC 过渡点列表界面 b%%r`j,'JE •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 .Zv~a&GE •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 c|;n)as9(% •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 4P k%+l
YLGE{bS |w}j!}u 过渡点列表参数 HFZ'xp|3dn •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 @,TIw[p •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 Z17b=xJw k#Sr; "
YE~IO5 _ERtL5^ •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 T\uIXL?3 •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 abQ.N •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 zMFTkDY {zvaZY|K"
_&BK4?H@b i7XY3yhC 高级选项及信息 dAx
? , •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 ]690ey$E:j Hf?@<4
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DR jRU:un4 正弦光栅界面 `\62 iUN •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 W~;Jsd=f •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 t4_yp_ •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: 1vj@qw3 - 脊的材料:基板的材料 ,<t.Iz% - 凹槽材料:光栅前面的材料 z7bJV/f 9 A ?{}c
Ne1Oz} PJC(:R(j 正弦光栅界面参数 e"%TU - 正弦光栅界面也由以下参数定义: E5n7
< •光栅周期 6I
+0@,I •调制深度 {x_.QWe5 - 可以选择设置横向移位和旋转。 ly17FLJ]. - 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。 .Rk8qRB /=m AVA
z/1$G" :}zyd;Rc 高级选项和信息 >,{sFc •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 hi1Ial\Y s Z[[ymu8
U.Mfu9}#: ?n`m 高级选项及信息 5;/n`Bd •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 Xkhd"Axi pY"WW0p"C
c a_mift 锯齿光栅界面 iQgg[
) •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 ][$I~nRf •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 ,*XB11P •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: "#r)NYq`"| - 脊的材料:基板的材料 +twoUn{# - 凹槽材料:光栅前面的材料 aZ4EcQ@-$] T?pS2I~
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P6 2Cz haO 锯齿光栅界面参数 SV>tw`2 •锯齿光栅界面也由以下参数定义: VV$t*9w - 光栅周期 GEWjQ;g - 调制深度 10FiA; •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 d&j •可以选择设置横向移位和旋转。 ,0W^"f.g{m •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 ^?VQ$o2 'ZuS
$y8-JR~ FOXSs8"c]! 高级选项和信息 .T'@P7Hdx •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 h3CA,$HJ
2FIL@f|\7z 探测器位置的注释 faQmkO 关于探测器位置的注释 m\`>N_4*9 •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 YExgUE| •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 FDz`U:8 •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。 R/hIXO •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)。 32YbBGDN!f •可以避免这些干涉效应的不良影响。 Tlw'05\{J
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