摘要

在光譜分析、干涉測(cè)量和光通信領(lǐng)域的許多應(yīng)用中，分束器設(shè)備都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。一種常見(jiàn)的分束器是基于受抑全內(nèi)反射（FTIR）：設(shè)置第一個(gè)玻璃棱鏡是為了讓入射光線在全內(nèi)反射條件下照射到其中一個(gè)表面，第二個(gè)棱鏡直接置于其后面，這樣兩個(gè)棱鏡之間就只有一層非常薄的密度較低的材料（例如空氣）。如果分隔層足夠薄，則全內(nèi)反射至少會(huì)被穿過(guò)狹縫的倏逝波部分抑制，從而實(shí)現(xiàn)入射能量在分束器兩個(gè)輸出端之間的重新分配。

建模任務(wù)

連接建模技術(shù)：亞波長(zhǎng)狹縫

與表面相互作用的現(xiàn)有建模技術(shù)：

由于穿過(guò)狹縫的倏逝波是這種光路的基礎(chǔ)，因此需要選擇一種將其考慮在內(nèi)的建模技術(shù)。我們選擇了嚴(yán)格的 S 矩陣/層矩陣算法（專門(mén)針對(duì) x、y 不變的層狀結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)，完美地描述了本系統(tǒng)中的狹縫）。 

受抑的全內(nèi)反射 (FTIR)

棱鏡之間的間隙由分層介質(zhì)組件（Stratified Media Component）建模。雖然其設(shè)計(jì)初衷是模擬具有多個(gè)不同層的系統(tǒng)，但底層的 S-Matrix 求解器也能對(duì)單個(gè)狹隙進(jìn)行嚴(yán)格建模。有關(guān)分層介質(zhì)組件（Stratified Media Component）的更多信息，請(qǐng)點(diǎn)擊此處：分層介質(zhì)組件

層矩陣求解器

分層介質(zhì)組件（Stratified Media Component）使用層矩陣電磁場(chǎng)求解器。該求解器在空間頻域中（k 域）工作。它包括：

1.每個(gè)均質(zhì)層的特征模式求解器；

2.用于匹配所有界面邊界條件的S矩陣。 

特征模式求解器計(jì)算 k 域中各層均質(zhì)介質(zhì)的場(chǎng)解。S 矩陣算法通過(guò)以遞歸方式匹配邊界條件來(lái)計(jì)算整個(gè)層系統(tǒng)的響應(yīng)。

這是一種以無(wú)條件數(shù)值穩(wěn)定性而聞名的方法，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的傳輸矩陣不同，它避免了計(jì)算步驟中的指數(shù)增長(zhǎng)函數(shù)。

更多信息：層矩陣[S-矩陣]

非序列追跡

將通道配置模式設(shè)置為手動(dòng)（Manual Configuration）后，用戶可以為系統(tǒng)中的每個(gè)表面單獨(dú)指定模擬時(shí)所遵循的光路。進(jìn)行模擬時(shí)，光路查找器（Light Path Finder）將確定可用的光路。然后通過(guò)配置好的選項(xiàng)沿著這些光路進(jìn)行場(chǎng)追跡。

非序列追跡的通道設(shè)置

系統(tǒng)概述（光線結(jié)果配置文件：系統(tǒng) 3D）

狹縫厚度分析

基于FTIR的立方體分束器的反射率和透射率之比與棱鏡之間的狹縫厚度密切相關(guān)。在本示例中，我們研究了狹縫在0 nm至500 nm厚度范圍內(nèi)產(chǎn)生的影響。我們將 VirtualLab Fusion 獲得的結(jié)果與已發(fā)表的參考文獻(xiàn)進(jìn)行了比較：

參考文獻(xiàn)：Chang Chien et al. “Design Analysis of a Beam Splitter Based on the Frustrated Total Internal Reflection”, Prog. Electromagn. Res., Vol. 124, 71-83, 2012.

文件信息

拓展閱讀

- 分層介質(zhì)組件

- 非序列追跡的通道設(shè)置

- 激光邁克爾遜干涉儀和干涉條紋探測(cè)

- 馬赫-曾德干涉儀