摘要

直接設(shè)計非近軸衍射分束器仍然是一個挑戰(zhàn)。由于衍射角相當(dāng)大，元件的特征尺寸與工作波長在相同的數(shù)量級上。因此，設(shè)計過程超出了近軸建模方法。因此，在這個例子中，迭代傅里葉變換算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始設(shè)計結(jié)構(gòu)，和傅里葉模態(tài)方法(FMM)隨后應(yīng)用于嚴(yán)格的性能評估。

 

設(shè)計任務(wù)

使用近軸近似的衍射1：7×7分束器的初步設(shè)計，通過嚴(yán)格分析，進(jìn)一步優(yōu)化零階均勻性和影響

 

光柵級次分析模塊設(shè)置

使用常規(guī)的分束器會話2編輯器，VirtualLabFusion提供了一個指導(dǎo)工具，允許用戶一步一步地指定所有影響分束器設(shè)計的參數(shù)。

1. 通過應(yīng)用設(shè)計帶中的結(jié)構(gòu)設(shè)計，所得到的傳輸函數(shù)可以轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)輪廓。

2. 對于此轉(zhuǎn)換，使用了薄元近似(TEA)。因此，所得到的結(jié)構(gòu)與初始相位函數(shù)成正比。

3. VirtualLab Fusion提供計算出的形式已經(jīng)預(yù)設(shè)在光路中。

4. 要在不同的模擬場景中使用這種結(jié)構(gòu)，需要從組件內(nèi)部獲取實際的采樣表面或指定的堆棧。

衍射分束器表面

為了進(jìn)一步評估，使用了通用光柵光學(xué)設(shè)置，其中加載之前保存的堆棧。光柵光學(xué)裝置提供了獨(dú)特的工具、組件和分析儀，以進(jìn)一步研究給定周期結(jié)構(gòu)的特性和性能。

 

衍射光束求解器-薄元素近似(TEA)

? 一般光柵組件提供了薄元近似(TEA)和傅里葉模態(tài)方法(FMM)作為解決模型給定的光柵。 

? 薄元近似通常產(chǎn)生更快的結(jié)果，當(dāng)結(jié)構(gòu)小于波長的5倍,可能有精度問題，。 

? 傅里葉模態(tài)方法允許一個嚴(yán)格的模擬，但需要更高的數(shù)值計算。

 

光柵級次和可編程光柵分析儀

 

設(shè)計與評估結(jié)果

相位功能設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計

TEA評價

FMM評估

 

通用設(shè)置

提供多次運(yùn)行文檔，允許用戶執(zhí)行任意數(shù)量的設(shè)計，并提供根據(jù)特定標(biāo)準(zhǔn)篩選結(jié)果的選項。

通過這種方法獲得了以下三個結(jié)果：我們將對其進(jìn)行進(jìn)一步評估。

 

純相位傳輸設(shè)計

 

 

結(jié)構(gòu)設(shè)計

 

 

更深的分析

?高度剖面的縮放對零階有很大影響。

?可以利用這一點(diǎn)來糾正零階不期望的效率，從而改善均勻性。

?參數(shù)運(yùn)行是執(zhí)行此類調(diào)查的最佳工具。

使用TEA進(jìn)行性能評估

 

使用FMM進(jìn)行性能評估

 

 

進(jìn)一步優(yōu)化–設(shè)計#1的零階階次優(yōu)化

 

 

進(jìn)一步優(yōu)化–設(shè)計#2的零階階次優(yōu)化

 

 

進(jìn)一步優(yōu)化–設(shè)計#3的零階階次優(yōu)化