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infotek 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 WDnNVE  
- 锯齿光栅界面 7IUJHc?  
- 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@d F  
-  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}qC  
j 9f QV  
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。 =]LAL w  
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。 $-paYQ4  
•上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。 di37   
M]SeNYDy  
NJg )S2]7  
8;x0U`}Ez(  
•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。 No*[@D]g  
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。 W@D./Th  
•在这种情况下,可以忽略内部和外部定义区域的设置,因为接口的扩展已经被周期性边界条件截断。 0xfF  
_7'5IA  
4u#TKr.  
jW>K#vj  
高级选项及信息 Yh; A)N p  
•同样,可以在高级设置选项卡页面上调整和研究分解结构的数据。 T@a|*.V  
9T0g%&  
TQ=HFs ~  
S q{@4F}d  
正弦光栅界面 %^[D+1ULb  
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。 I{=Yuc  
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。 ],Yy)<e.  
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料: /*MioaQB}p  
- 脊的材料:基板的材料 4eJR=h1  
- 凹槽材料:光栅前面的材料 M{4XNE]m  
!;0K=~(Y^  
hw(\3h()  
=}.gU WV  
正弦光栅界面参数 kpxGC,I^*.  
- 正弦光栅界面也由以下参数定义: (>NZYPw^3  
•光栅周期 6@eF|GoP  
•调制深度 m.<u !MI  
- 可以选择设置横向移位和旋转。 # 1dg%  
- 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。 7*"Jx}eM  
{`,)<R>}  
(|NCxey  
eW;3koE  
高级选项和信息 ambr}+}  
•同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。 52zE -SY  
5 7-Hx;  
kDI?v6y5  
|0Xf":  
高级选项及信息 M:b#">M  
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。 @`dlhz  
}}i'8  
Q$v00z]f*  
锯齿光栅界面 *3r s+0  
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。 S0Q LM)  
•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  
#dUKG8-HJ  
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