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使用界面配置光栅结构
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infotek
2026-01-12 08:09
使用界面配置光栅结构
摘要
$& gidz/w
R$`T"C"
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。
o|E(_Y4d
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5*Iz3vTq
!gQ(1u|r
本用例展示了
......
WTN!2b
•如何使用界面配置光栅工具箱中的光栅结构,例如:
MRu+:Y=K
- 矩形光栅界面
<rxem(PPu
- 过渡点列表界面
e$I:[>
- 锯齿光栅界面
:PkSX*E[q
- 正弦光栅界面
nwH|Hs riU
•如何在计算之前更改高级选项并检查定义的结构。
Ia" Mi+{
ueo3i1
光栅工具箱初始化
J3^Ir [
•初始化
NPab M(<`
- 开始
oD`BX
光栅
v>l?d27R
通用光栅光路图
=5F49
•注意:使用特殊类型的光栅,例如: 矩形形状,
w=2X[V}
可直接选择特定的光路图。
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|REU7?B
'iK*#b8l
CKgyv%T5m:
光栅结构设置
B`Pi\1H6%
•首先,必须定义基板(基块“Base Block”)的厚度和材料。
0C_Qp% Z
1-<Xi-=^{t
•在VirtualLab中,光栅结构在所谓的堆栈(stack)中定义。
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•堆栈可以附到基板的一侧或两侧。
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2V 'Tt3
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FA,CBn5%
•例如,选择第一个界面上的堆栈。
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L}nc'smvM
堆栈编辑器
x$sQ .aT
•在堆栈编辑器(Stack Editor)中,可以从目录中添加或插入界面。
I`1=VC]^8
•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。
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lN"rhZ
矩形光栅界面
:#;?dMkTY
k5M(Ve
•一种可能的界面是矩形光栅界面。
q~lW
•此类界面适用于简单二元结构的配置。
o,I642R~
•在此示例中,由银制成的光栅位于玻璃基板上。
yKJp37R
•为此,增加了一个平面界面,以便将光栅结构与基块分开。
@"0qS:s]X
•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。
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38^_(N
8%B @[YDe
T@.CwV
矩形光栅界面
hz|$3*q
•请注意:界面的顺序始终从基板表面开始计算。
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•所选界面在视图中以红色突出显示。
75u*ZMK
@ck2j3J/
•此外,此处无法定义光栅前方的介质(指最后一个接界面后面的介质)。 它自动取自光栅元件前面的材料。
g(Nf.hko
•可以在光路编辑器(Light Path Editor)中更改此材质。
To+{9"$,
wVTo7o%U
•堆栈周期(Stack Period)允许控制整个配置的周期。
s+11) ~
•此周期也适用于FMM算法的周期性边界条件。
U_?RN)>j
•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。
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矩形光栅界面参数
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•矩形光栅界面由以下参数定义
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- 狭缝宽度(绝对或相对)
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- 光栅周期
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- 调制深度
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•可以选择设置横向移位和旋转。
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+}n]A^&I\E
高级选项和信息
D~Su822
•在传播菜单中,有几个高级选项可用。
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•传播方法选项卡允许编辑FMM算法的精度设置。
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•可以设置总级次数或衰逝波级次数
mAMKCxz,
(evanescent orders)。
=Ev } v
•如果考虑金属光栅,这项功能非常实用。
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•相反,在介质光栅的情况下,默认设置就足够了。
Z.<B>MD8^
$f%_ 4 =
6S(3tvUr
~kL":C>2
•高级设置(Advanced Settings)选项卡可提供有关结构分解的信息。
O_033&
•层分解(Layer Decomposition)和过渡点分解(Transition Point Decomposition)设置可用于调整结构的离散化。 默认设置适用于几乎所有光栅结构。
C`ok{SNtUy
•此外,有关数量的信息提供了层数和过渡点的信息。
J_,y?}.e3
•分解预览(Decomposition Preview)按钮提供用于FMM计算的结构数据的描述。 折射率由色标表示。
4%pvw;r
CH2o[&
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过渡点列表界面
t|//oEY
•另一种可用于光栅配置的界面是过渡点列表界面。
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•此界面允许根据周期内不同位置的高度值配置结构。
`]Xbw^Y'x
•同样,平面界面用于将光栅材料或介质与其中一个基板分离。
5ZPl`[He
h1"#DnK7
pq@ad\8
过渡点列表参数
X*b0q J Z
•过渡点列表界面由包含x位置和高度数据的列表定义。
L6FUC6x"
•上限(Upper Limit)必须设置为大于所需光栅周期一半的值,但在周期性结构的情况下自动设置。
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Eb*DP_
l4; LV7Ji
_K8-O>I "
•必须在周期化(Periodization)选项卡中设置此界面的周期。
]}9EBf
•此处,可以定义x方向和y方向的周期。
ve$P=ZuM
•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。
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u5lj+?
d;>:<{z@CD
?p5Eo{B
高级选项及信息
2$jY_{B+x
•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。
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9:P)@UF
cu Nwv(P
} nQHP4'
正弦光栅界面
' _N >
•另一种可用于配置光栅的界面是正弦光栅界面。
2 `#|;x^<
•此界面允许配置具有平滑形状的正弦函数类型的光栅。
9Y7 tI3
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
h7g9:10
- 脊的材料:基板的材料
N@k:kI
- 凹槽材料:光栅前面的材料
)]v vp{
q+SDJ?v
%e3lb<sv6
JBuorc
正弦光栅界面参数
iE$0-Qe[3
- 正弦光栅界面也由以下参数定义:
b+hZ<U/
•光栅周期
55hJRm3
•调制深度
?onZ:s2
- 可以选择设置横向移位和旋转。
P4s:wuJ^
- 由于这是光栅界面(类似于矩形和锯齿借口),因此不必选择周期。
B~z& "`
.NZ_dz$c
D`Fl*Wc4H
G3KiU($V
高级选项和信息
GK:*|jV
•同样,可以在高级设置选项卡中调整和研究分解结构的数据。
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{<&x9<f9
1&wLNZXH
?"J5~_U.
高级选项及信息
qxk1Rzm?x
•如果增加层数(例如,增加2倍),则离散化变得光滑。
ytHa[U
e-x{7
)KkA<O}f
锯齿光栅界面
AM,@BnEcuT
•另一种可用于光栅配置的界面是锯齿光栅界面。
*pj&^W?
•此界面允许配置闪耀结构的光栅。
i_ I`Y
•如果使用单个界面来描述光栅结构,则会自动选择材料:
u2o6EU`
- 脊的材料:基板的材料
DOf[? vbu
- 凹槽材料:光栅前面的材料
3xbA]u;gp
E}yl@8g:#
) 3Eax_?Z
pZF`+642
锯齿光栅界面参数
g5_]^[upw
•锯齿光栅界面也由以下参数定义:
V&[|%jm&
- 光栅周期
^+!!:J|ra
- 调制深度
u:<%!?
•此外,闪耀的方向可以是通过设定倾斜度进行调整。
L7C!rS
•可以选择设置横向移位和旋转。
`nn;E%n
•由于这是光栅界面(类似矩形和正弦型),因此不必选择周期。
fk;39$[
eCdMDSFO3
n`;=^^ B
|G!-FmIK
高级选项和信息
mam|aRzd
•同样,可以在高级设置中调整和研究分解结构的数据。
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7hY~
探测器位置的注释
=l?5!f9
关于探测器位置的注释
xLX:>64'o>
•在VirtualLab中,探测器默认位于基板后面的空气中。
V;Te =4
•如果光栅包含在复杂的光学装置中,则必须这样做。
:p5V5iG
•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。
D'c,z[
•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)。
BPwFcT)i!(
•可以避免这些干涉效应的不良影响。
NqVe{+1x
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