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2026-01-12 08:09 |
使用界面配置光栅结构
摘要 $2,tT;50g 4lWqQVx 光栅结构广泛用于光谱仪、近眼显示系统等多种应用。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态方法(FMM)以简易的方式提供对任意光栅结构的严格分析。在光栅工具箱中,可以通过使用堆栈内的各种接口或/和介质来配置光栅结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面是人性化的,并且可用于生成更复杂的光栅结构。 本用例中,介绍了基于界面的光栅结构的配置具体操作流程。 1C<d^D_!p PO8Z2"WI
fm@Pa} , 3y+~l
H: 本用例展示了...... Y 9|!=T% •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: jf- XVk5q - 矩形光栅界面 /a<UKh:A[ - 过渡点列表界面 6%h%h: e - 锯齿光栅界面 iC5HrOl6U - 正弦光栅界面 @0s'
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•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 4H(8BNgzV jpO0dtn3= 光栅工具箱初始化 Y<u%J#'[ •初始化 #HH[D;z - 开始 k*n~&y: O 光栅 %#rtNDi 通用光栅光路图 C0KFN •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, !'~L dl 可直接选择特定的光路图。 ZG2EOy tk R~(h
3cgq'ob ~nhO*bs}7{ 光栅结构设置 -3i(N.)<; •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 Y.) QNTh
;y. ;U#O •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 5I,NvHD4 •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 #*/nUbsg QNINn>2
P8}IDQ9 7%EIn9P •例如,选择第一个界面上的堆栈。 2oEuqHL -3mIdZ 堆栈编辑器 <Vk}U •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 Za1mI^ L1 •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 B*mZxY1 LdH1sHy*d`
0?8>{!I 6WQN!H8+^ 矩形光栅界面 =1,!EkG i+mU(/l2{ •一种可能的界面是矩形光栅界面。 JZ`SV}\` •此类界面适用于简单二元结构的配置。 Nwt[)\W ` •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 &gruYZGK •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 %6 Av1cv •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 ]T'8O` >oWPwXA
'g,_ lF n]Yz<# 矩形光栅界面 3))CD,| •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 lY"l6.c •所选界面在视图中以红色突出显示。 m!G(vhA,_w
.tLRY •此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。 NZv 8# •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 )L6
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%;h1n6=v2 •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 I+;e#v,%U •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 8 <;.[l •如果是简单的光栅结构,建议选择“取决于界面周期”(Dependent from Period of Interface)选项,并选择适当的周期性界面索引。 #*.4Jv<R PvV\b<Pe+
.eg'Z@o jd ;)8^7K
=23B9WT :FC)+OmJ 矩形光栅界面参数 Y\_mqd •矩形光栅界面由以下参数定义 O0z-jZ,]) - 狭缝宽度(绝对或相对) 1}|y^oB\- - 光栅周期 4qsct@K, - 调制深度 5]]QW3 •可以选择设置横向移位和旋转。 Bf00&PE; d!: /n
Zy3F%]V0 r+[g.` 高级选项和信息 D$)F
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•在传播菜单中,有几个高级选项可用。 paD[4L?4Hk •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 V.u^;gr3 •可以设置总级次数或衰逝波级次数 eWm'eO (evanescent orders)。 y~#5!:Be •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 ag:<%\2c •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 hlV(jz KYB3n85 1
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3=ME$%f •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 jWxa
[> •层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 [= E=H*j •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 2BO H8Mp9 •分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 Q$.CtECo w/o8R3F
A ;`[va 7YTO{E6]d\ 过渡点列表界面 B
&Z0ZWx •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 8b,Z)"(U3 •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 8cY5:plK
•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。 2ALYfZ|d
ZUB]qzmK 7SkW!5 过渡点列表参数 0W6='7 •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 kp[&SKU
c •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。 6@^
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C|FI4/-e u{WI 4n? •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 FN sSJU3ld •此处,可以定义x方向和y方向的周期。 L~|_)4 •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。 }o
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ct*~\C6Ze 8_D:#i 高级选项及信息 PB8U+ •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。 0""%@X]m w{;bvq%lY
vy5{Vm".4 }VH`\g} 正弦光栅界面 3WkrG.$[b •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 :8)3t! A •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 ='eQh\T) •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: 9ys[xOh
WM - 脊的材料:基板的材料
6 ;\>, - 凹槽材料:光栅前面的材料 K)`l >o1 ABtv|0K
]a~gnz&1 0#ePg6n 正弦光栅界面参数 \@6w;tyi - 正弦光栅界面也由以下参数定义: LwQYO'X •光栅周期 "\afIYS I •调制深度 G\f:H%[5[ - 可以选择设置横向移位和旋转。 y3'K+?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。 Y5IQhV. 3XjY
Vc|QW ?y* yl 高级选项和信息 &eg@ZnPn •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。 .a]av Bb5RZ#oa
5&U?\YNLa >Cr'dKZ} 高级选项及信息 9qJ:h-?M •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 gAGcbepX 8g_GXtn(z
y=y#*yn & 锯齿光栅界面 7tT L,Nxe •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 P.t7_v> •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 Kv\uBMJNW •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: {1wjIo"ptg - 脊的材料:基板的材料 7LW%:0 - 凹槽材料:光栅前面的材料 +-:G+9L@ CM%;r5
.TRp74 FVHR 锯齿光栅界面参数 =G/`r!r*0I •锯齿光栅界面也由以下参数定义: Y5Z<uD - 光栅周期 ?)c9!hR - 调制深度 xOpCybmc •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 pB]+c%\ •可以选择设置横向移位和旋转。 +Xr87x; •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 M}F)
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Q|HOy8O}Z dr7ry"5Zq 高级选项和信息 ]u O|YLWp •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 D~<0CQ3n.
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dP 探测器位置的注释 4^BHJOvs 关于探测器位置的注释 Rlf#)4 •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 V IU4QEW`x •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 *e-+~/9~ •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。 7(= 09z •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)。 6m{1im= •可以避免这些干涉效应的不良影响。 wS1zd?
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