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2023-01-11 08:43 |
使用界面配置光栅结构
(V&$KDOA 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。 &=~Jw5WK U<K)'l6#2n
eot%Th?[ K9]L>Wj 本用例展示了...... R10R,*6> •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: ';Y0qitGB - 矩形光栅界面 Kqm2TMO]>V - 过渡点列表界面 <m'W{n%Pp - 锯齿光栅界面 Ejmpg_kux - 正弦光栅界面 <v%Q|r •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 ''tCtG"
Xi "\3C)Nz? 光栅工具箱初始化 `p#tx.o •初始化 s^#B* - 开始 mb,\ wZ 光栅 u^, eHO 通用光栅光路图 g=n{G@ *N •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, &.F]-1RN[ 可直接选择特定的光路图。 _\;0E!=p T\q:
%vUY|3G VYbH:4K@% 光栅结构设置 #x*\dL •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 $t0o*i{
2u Zb2O •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 TXdo,DPv7 •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 cDS\=Bf 41g
"7Mk
MQ#k`b#() gWQ(B •例如,选择第一个界面上的堆栈。 T[Lz4;TRk5 FRa>cf4 堆栈编辑器 s@zO`uBc •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 K
@RGvP •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 1%ENgb:8 qA0PGo
-^+fZBU; ;6:9 EEd 矩形光栅界面 .d I".L \#4mPk_" •一种可能的界面是矩形光栅界面。
pu~b\&^G •此类界面适用于简单二元结构的配置。 ~[%_]/#&%z •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 LAkBf •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 #N"m[$;QR •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。 JR8|!Of@B j"K^zh
LTxP@pr %_."JT$v{ 矩形光栅界面 eR%\_;}7; •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 47N,jVt4 •所选界面在视图中以红色突出显示。 auga`*
9U8x&Z]P •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 !c`&L_ "! •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 ~UJ.A<>Fh
tn#cVB3 •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 p#).;\M •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 yts@cd`$ •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。 KLvAe>#, !B 4z U:d
8OKG@hc M6mgJonN|
9}%$j M!+J[q 矩形光栅界面参数 q8_(P& •矩形光栅界面由以下参数定义 6@TU9AZS` - 狭缝宽度(绝对或相对) fX]`vjM{ - 光栅周期 sC.b'1P - 调制深度 ckMG4
3i\j •可以选择设置横向移位和旋转。 +: x[cK Vbt!, 2_)
)by7[I0v H1f='k]SZ 高级选项和信息 hs[x\:})/ •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 4j~q,#$LW •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 G &xtL •可以设置总级次数或衰逝波级次数 JcUU#> (evanescent orders)。 w]t'2p-' •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 23P&n(. •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 S=ZZ[E_~S Ym1vq=
<Xl#}6II tPQ|znB| •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 w%.hALN5-C •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。 Gsv<Rjj: •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 =B9-}]DDO •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。 @Wc5r# n1J u=C
:~ pGHl gE _+r 过渡点列表界面 n9xP8<w8
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 JD#x+~pb,8 •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 (B>/LsTu •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。 lhKn&U
2uOYuM[7gH i}VF$XN 过渡点列表参数 _8a;5hS •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 &J)<1!| •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 iqvLu{ d
#1Y^3n
W}f)VC;D l::q
F 0 •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 o5bp~.m<
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。 EY )2, •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 6@s!J8! q2*A'C
5Jbwl$mZ >G:Q/3jh 高级选项及信息 @j^R+F •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。 F{0\a;U@^ ,B[j{sE
"E(i< fZ$b8 正弦光栅界面 hyH[`wiq •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 5dm ~yQN/ •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 Qs elW] •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: 23wztEp{a - 脊的材料:基板的材料 J?9jD:x - 凹槽材料:光栅前面的材料 &eHRn_st5b 8@t8P5(vL
K6kz{R%` d5$D[,`1 正弦光栅界面参数 lS4r pbU_ - 正弦光栅界面也由以下参数定义: )A\
ZS<@Z7 •光栅周期 lI<jYd
0fZ •调制深度 ~w?02FU - 可以选择设置横向移位和旋转。 X:oOp=y]| - 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。 (9Zvr4.f7 C|V7ZL>W
9MMCWMV e$Ksn_wEq 高级选项和信息 P.y +jyu •同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 ZwkUd-=0i ib=)N)l
8zp?WUb T Rv 高级选项及信息
)0VL$A •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 "+(|]q"W 4>d4g\Z0L
\N9=13W<lK 锯齿光栅界面 k =5k)}i •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 fpR|+`k •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 o-\h;aQJ •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: [E1qv; - 脊的材料:基板的材料 WXy8<?s - 凹槽材料:光栅前面的材料 `HX:U3/ ON,[!pc
P([!psgu YnEyL2SuU 锯齿光栅界面参数 Tqt-zX|> •锯齿光栅界面也由以下参数定义: ?2]fE[SqY - 光栅周期 '(.5!7?Qc - 调制深度 dKzG,/1W[m •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 ZSuoD$~k[ •可以选择设置横向移位和旋转。 *ERV\/ •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 EtcT:k?y 1}d
F,e
=A'>1N Nx 42k|8
高级选项和信息
0t7N yKU •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 }j/\OY _&
JP>EW&M 探测器位置的注释 3Bl|~K;- 关于探测器位置的注释 p:~#(/GWf •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 0z>IYw|UB •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 " .7@ •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。 //&3{B •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)。 [+\He/M6 •可以避免这些干涉效应的不良影响。 LeCc`x,5
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