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2026-01-12 08:09 |
使用界面配置光栅结构
摘要 r`ftflNh( `V/kM0A5 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。 F~v0CBcAL PdKcDKJ
-qSGa;PJ M7qg\1L 本用例展示了...... +sx(q@ •如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如: "U9e)a0v - 矩形光栅界面 Oh}52= - 过渡点列表界面 W DnNVE - 锯齿光栅界面 7IUJHc[R? - 正弦光栅界面 =8vwaJ •如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。 [ !~8TF 0]ai*\,W7~ 光栅工具箱初始化 uaD+G:{[ •初始化 zq5N@dF - 开始 "'+/ax[{ 光栅 {%2p(5FB 通用光栅光路图 * k\;G? •注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状, {dh@|BzsbH 可直接选择特定的光路图。 W<#Kam:8e /?>W\bP<
)3F}IgD l(MjLXw5 光栅结构设置 -4Q\FLC'k •首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。 ,H|K3nh
de8xl •在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。 p>U= Jg •堆栈可以附到基板的一侧或两侧。 ./tZ*sP: 4[Ko|
6Po{tKU ~- aUw}U •例如,选择第一个界面上的堆栈。 lE+Duap: R<3 -!p1v 堆栈编辑器 IM,d6lN6s •在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。 _+Z;pt$C •VirtualLab的目录提供了几种类型的界面。 所有界面都可以用来定义光栅。 a/CY@V- a U<+ `
P e}
T '0Q/oU 矩形光栅界面 =BD|uIR A'uubFRL2[ •一种可能的界面是矩形光栅界面。 p=[I;U-#H •此类界面适用于简单二元结构的配置。 xxgdp. ( •在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。 }Oe4wEYN) •为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。 B$q5/ L$} •在堆栈编辑器的视图中,根据折射率(黑暗表示更高),其他颜色表示不同的材料。 Bi/E{k, )*}?EI4.
d_[zt) &[|Z2} 矩形光栅界面 x=W5e
^0? •请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。 ;+3@S`2r •所选界面在视图中以红色突出显示。 L8pKVr
?5[$d{ Gjl •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。 3z k},8fu •可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。 h5n@SE>G
I,/E.cRV< •堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。 xjYH[PgfX •此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。 a0k/R<4 •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。 Rd@?2)Xm :@Ml-ZE
gP ^A ACEVd! q
H=XdgOui 0,cU^HMA 矩形光栅界面参数 }'p*C$ •矩形光栅界面由以下参数定义 0Y!~xyg/ - 狭缝宽度(绝对或相对) (
_MY;S - 光栅周期 i2)$%M& - 调制深度 L7yEgYB •可以选择设置横向移位和旋转。 YCG$GD TOx@Y$_9Q8
8wCB}q C j9f Q V 高级选项和信息 k7nke^,| •在传播菜单中,有几个高级选项可用。 ^HWa owy= •传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。 dp }zG+ •可以设置总级次数或衰逝波级次数 /9ZU_y4&3f (evanescent orders)。 F{eI[A •如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。 wYd{X 8$ •相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。 =]L ALw p%+'iDb
:f0#4'f 3oPyh $* •高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 }Rq{9j,% •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。 N}'2GBqfU4 •此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 ,a":/ /[ •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。 {Ok]$0L _rW75n=3b7
;y-sd?pAk $AdBX}{ 过渡点列表界面 0\wW%3C •另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 RVh{wg •此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 O_v*,L! •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。 kK.[v'[>&
:c9 H2 !d1a9los 过渡点列表参数 mpd?F'V •过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 $-paYQ4 •上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 di37 M]SeNYDy
NJg )S2]7 8;x0U`}Ez( •必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 No*[@D]g
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。 W@D./Th •在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 0x fF _7'5I A
4u#TKr. jW>K#vj 高级选项及信息 Yh;A)Np •同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 T@a|*.V 9T0g%&
TQ=HFs
~ S q{@4F}d 正弦光栅界面 %^[D+1ULb •另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 I{=Yuc •此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 ],Yy)<e. •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: /*MioaQB}p - 脊的材料:基板的材料 4eJR=h1 - 凹槽材料:光栅前面的材料 M{4XNE]m !;0K=~(Y^
hw(\3h() =}.gU WV 正弦光栅界面参数 kpxGC,I^*. - 正弦光栅界面也由以下参数定义: (>NZYPw^3 •光栅周期 6@eF|GoP •调制深度 m.<u!MI - 可以选择设置横向移位和旋转。 # 1dg% - 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。 7*"Jx}eM {`,)<R>}
(|NC xey eW;3ko E 高级选项和信息 ambr}+}
•同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 52zE -SY 57-Hx;
kDI?v6y5 |0Xf": 高级选项及信息 M:b#">M •如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 @`dlhz }}i'8
Q$v00z]f* 锯齿光栅界面 *3rs+0 •另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 S0QLM) •此界面允许配置闪耀结构的光栅。 "r*`*1 •如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: OF+4Mq - 脊的材料:基板的材料 &T~X`{V]` - 凹槽材料:光栅前面的材料 XbB(<\0+ 1^^8,.'
p6R+t]oH hlB\Xt 锯齿光栅界面参数 q\]X1N •锯齿光栅界面也由以下参数定义: &29jg_'W - 光栅周期 :C(/yg - 调制深度 )38%E;T{X •此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。 uVCH<6Cp •可以选择设置横向移位和旋转。 #Uu,yHMv:; •由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。 hHU=lnO xdgAu
k#Sr; " !>n!Q*\(Ov 高级选项和信息 9<.O=-1~ •同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。 TZ5TkE;1
H3<tsK=: 探测器位置的注释 hm! J@ 关于探测器位置的注释 -smN}*3[ •在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。 A}(]J!rc •如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。 L)J1yw •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。 AX8~w(sv •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)。 8%#8PLB2 •可以避免这些干涉效应的不良影响。 tfGs|x
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