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2026-01-12 08:09 |
使用界面配置光栅结构
摘要 D.Z4noMA6 zMbz_22* 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。 lbnH|;`$]m NTy0NH
i5CBLv m\;@~o'k 本用例展示了...... 9MR,3/&N •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: 6R';[um?q - 矩形光栅界面 d!#qBn$*[ - 过渡点列表界面 \8iWcqJktN - 锯齿光栅界面 rBrJTF:. - 正弦光栅界面 +9[s(E?SY •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 /d-d8n h+d3 JM 光栅工具箱初始化 _S3qPPo3l] •初始化 "?(N - 开始 MrFi0G7u 光栅 =x^b 通用光栅光路图 4.qW
~W{ •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, T Z_](% 可直接选择特定的光路图。 }.74w0~0^ BZ"+ ND9m_
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w`gLl $*z>t*{7 光栅结构设置 6%t>T~x •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 iU9> qJ]
3lT>C'qq •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 HL34pmc •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 _7Rp.)[& xji2#S%
|Y|g T*v ?R8wm E[w •例如,选择第一个界面上的堆栈。 J-)9>~[E< \\9$1yg 堆栈编辑器 5V"g,]'Nd •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 0OAHD ' •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。 i{5,mS& rA6lyzJ
x9s1AzM{ LJ+Qe%| 矩形光栅界面 :qL1jnR^ L2
^-t7 •一种可能的界面是矩形光栅界面。 M8}t`q[-& •此类界面适用于简单二元结构的配置。 72;ot` •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 ^oT!%"\ •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 P_8z'pYd> •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。 568qdD`PS RJO40&Z<Z
]v,>!~8r Vi o ~2 矩形光栅界面 E"[h20`\/ •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 Mpu8/i
gX, •所选界面在视图中以红色突出显示。 *oca
l1MVC@'pvP •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。 Q •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 F,'rW:{HMt
]> 36{k]& •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 mf\eg`'4? •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 %
XS2;V •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。 xQK;3b z-X_O32
By7?<A jDwLzvMO
g&oAa;~o Sp>v`{F 矩形光栅界面参数 QFYO_$1Y) •矩形光栅界面由以下参数定义
~.H*" - 狭缝宽度(绝对或相对) %=GF - 光栅周期 4IH,:w=ofN - 调制深度 1{pU:/_W •可以选择设置横向移位和旋转。 P/hV{@x d?Y|w3lB
nnol)|C{5Y 4T<4Rb[ 高级选项和信息 jQIb :\0# •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 4>I >y@^ •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 Nt5`F@;B •可以设置总级次数或衰逝波级次数 OqcM3# (evanescent orders)。 ejjL>'G/|% •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 -fILXu •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 |{en){: g{d(4=FM
<*'%Xgm X@j.$0eK •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 THl={,Rw` •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 {BS}9jZx •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 d%wy@h •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 KqI<#hUl bB->7.GXu
?n0Z4 8% lNwqWOWy 过渡点列表界面 X{YY)}^ •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 _9<nM48+t •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 &uMx*TTY •同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 "xK#%eJjWd
6#SUfK; !Yi2g-( 过渡点列表参数 :kb2v1{\ •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 f}%paE" •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 uZ/XI {/
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A$=h'!$ 3<%ci&B •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 HkL`-
c0 •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 818,E •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。 c`E0sgp &h<\jqN/
B}U:c] }gR!]Cs)^ 高级选项及信息 49?wEm# •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。 `:>N.9'o |mp~d<&
[0M`uf/u 92 oUQ EK 正弦光栅界面 y`Nprwb •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 =euMOs •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 Zk:_Yiki& •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: hC
D6 - 脊的材料:基板的材料 \Aq$h:< - 凹槽材料:光栅前面的材料 lh`ZEvt #M5pQ&yZy
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\jn$>E \'9(zb vz9 正弦光栅界面参数 \WPy9kRU - 正弦光栅界面也由以下参数定义: !+V."*]l •光栅周期 3o^~6A •调制深度 r"&uW!~0 - 可以选择设置横向移位和旋转。 Z(Z$>P&4 - 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。 ]]eI80u[ f>zd,|)At
zb,YYE1 ?[#4WH-G 高级选项和信息 f!K{f[aDa •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。 qF3s&WI "%rzL.</
[R(d Cq> %$6?em_ 高级选项及信息 ,~G:>q$ad •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 K
+l-A>Ic 8JojKH
's\rQ-TV 锯齿光栅界面 ^OrO&w| •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 9yYNX;C •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 !IC@^kkh{ •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: KSve_CBOh - 脊的材料:基板的材料 9WT{~PGj - 凹槽材料:光栅前面的材料 sUk&NM%> Pah*,
,X)/ T!ff hH]oJ}H \ 锯齿光栅界面参数 sp7#e%R\ •锯齿光栅界面也由以下参数定义: TdL/tg! - 光栅周期 q-r5z GI - 调制深度 *]>~lO1 •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 MZ:Ty,pw:O •可以选择设置横向移位和旋转。 },%,v2} •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 9/PX~j9O? Bp/k{7
xA>3]<O {`+:!X 高级选项和信息 ?8ady%
.ls •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 L.x`Jpq(3
/ xb37, 探测器位置的注释 :a*F>S! 关于探测器位置的注释 )(h<vo)-zX •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 I#-T/1N •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 5|g#>sx>`q •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。 rU_FRk •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)。 0IxHB|^$ •可以避免这些干涉效应的不良影响。 J:dNV<A^
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