使用特殊介质的光栅结构的配置

kyan2022

摘要

光栅结构广泛用于多个应用，如光谱仪、近眼显示系统等。通过应用傅里叶模态方法（FMM），VirtualLab Fusion以一种简单的方法提供了任意光栅结构的严格分析。在光栅软件包中，通过使用堆栈中的多个界面或/和介质可以配置光栅结构。用于设置堆栈的几何结构的用户界面是友好型的，可以用于产生更加复杂的光栅结构。在这个用例中，解释了基于特殊介质光栅结构的配置。



该用例展示了…
 在光栅工具箱中通过使用特殊介质如何配置光栅结构，如：
倾斜光栅介质
体光栅介质
 如何在计算前改变高级选项&检查定义的结构



光栅工具箱初始化


 初始化
开始->
光栅->
通用光栅光路图
 注意：对于特殊类型光栅的使用，如体光栅，可以直接选择特定的光路图
光栅结构设置
 首先，需要定义基底（底座）材料和厚度
 在VirtualLab中，光栅结构在所谓的堆栈中定义
 堆栈可以固定到基底的一边或两边

 这个例子中，第一个界面上的堆栈已经选中

堆栈编辑器



堆栈编辑器


涂层倾斜光栅介质

 在目录分类“LightTrans定义”中，可以找到涂层倾斜光栅介质。
 这种类型的介质可以使用具有或不具有额外涂层的倾斜光栅结构
 在这个例子中，由熔融石英制成的光栅（具有含铬的涂层）位于玻璃基质上
 在堆栈编辑器视图中，不同的材料由基于他们折射率的其他颜色显示（暗色意味折射率高）



涂层倾斜光栅介质



涂层倾斜光栅介质
 堆栈周期允许控制整个配置的周期
 该周期同样用于FMM算法的周期性边界条件
 在简单光栅结构的案例中，推荐选择选项“根据介质周期“和选择周期性介质合适的折射率



涂层倾斜光栅介质参数



涂层倾斜光栅介质参数



高级选项&信息
 在传输菜单中，多个高级选项可用
 传输方法标签允许编辑FMM算法的精确设置
 可以设置考虑的总级数或倏逝级数的数量
 这可能是有用的，如果考虑金属光栅
 相比之下，在电介质光栅中，默认设置已经足够



高级选项&信息
 高级选项标签提供了结构分解的信息
 层分解和过渡点分解设置可用于调整结构的离散化，默认设置适用于几乎所有的光栅结构
 更多地，提供了关于层数和过渡点的信息
 分解预览按钮提供了用于FMM计算的结构数据的描述，折射率由颜色尺度描述



高级选项&信息



高级选项&信息



体光栅介质

 另一种用于光栅配置的介质类型是体光栅介质
 界面允许配置折射率的调制，这由全息曝光产生
 同时，两个平面界面作为介质的边界



体光栅介质参数

 为了描述体光栅，VirtualLab模拟了一定数量刻蚀波的干涉图案
 首先，需要选择全息介质，这提供了初始折射率
 其次，折射率调制的周期和取向由入射角（α）和信号波的参考波长控制
 更多地，根据入射角引入量化的波矢空间，数值计算量可以显著的减少（也可以查阅更多关于体光栅的文件）



体光栅介质参数



高级选项&信息



高级选项&信息



在探测器位置处的备注
 在VirtualLab中，探测器默认位于空气中基底的后面
 如果光栅包含在复杂的光学装置中，这是必要的
 然而，完美的平面和平行基底可能引起更多地干涉效应，这在现实中不会发生
 因此，对于合理的光栅效率的计算，在基质材料中设置探测器是合适的（正如大多数光栅评估软件）
 这避免了这些干涉效应的不必要的影响



文件信息