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infotek 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+d3JM  
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_  
3e7P 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|gT*v  
?R8wmE[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  
jDwLzvM O  
g&oAa;~o  
Sp>v`{F  
矩形光栅界面参数 QFYO_$1 Y)  
•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.$0 eK  
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。 THl={,Rw`  
•层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。 {BS}9jZx  
•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。 d%wy@h  
•分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。 KqI<#hUl  
bB->7.GXu  
?n0Z4 8%  
lNwqWOWy  
过渡点列表界面 X{YY)}^  
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。 _9<nM48+t  
•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。 & uMx*TTY  
•同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。 "xK#%eJjWd  
6#SUfK;  
!Yi2g -(  
过渡点列表参数 :kb2v1{\  
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。 f}%paE"  
•上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 uZ/XI {/  
}\$CU N  
A$=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$h:<  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 lh`ZEvt  
#M5pQ&yZy  
+ \jn$>E  
\'9(zbvz9  
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(dCq>  
%$6?em_  
高级选项及信息 ,~G:>q$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-r5zGI  
- 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^  
Q(BM0n)f  
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