[VirtualLab] 立方體光束整形器上的全內反射(FTIR)

摘要

[VirtualLab] 立方體光束整形器上的全內反射(FTIR)的圖1

光線分束器件在光譜學、干涉測量學和光通信領域的許多應用中發揮著至關重要的作用。一種常見的分束器是基于受抑全內反射(FTIR)的效果,因此由兩個玻璃棱鏡組成,并被一層非常薄的層隔開。如果該層足夠薄,由于倏逝波隧穿到另一側,一部分光將透射通過邊界,而其余部分將會被反射。

建模任務

[VirtualLab] 立方體光束整形器上的全內反射(FTIR)的圖2

連接建模技術:亞波長間隙

[VirtualLab] 立方體光束整形器上的全內反射(FTIR)的圖3

與表面交互的可用建模技術:

[VirtualLab] 立方體光束整形器上的全內反射(FTIR)的圖4

對于通過亞波長間隙傳播的特殊情況,考慮倏逝波是至關重要的,因為這些波可以穿過間隙并實現受抑全內反射(FTIR)的效果。因此,使用S矩陣算法對該過程進行嚴格地建模。

受抑全內反射(FTIR)

[VirtualLab] 立方體光束整形器上的全內反射(FTIR)的圖5

分層介質組件

層矩陣求解器

分層介質組件采用層矩陣電磁場求解器。該求解器在空間頻域(k域)中工作。它由

1.每個均勻層的特征模求解器和

2.一個用于匹配所有界面上的邊界條件的s矩陣組成。

本征模求解器計算每層均勻介質在k域內的場解。s矩陣算法通過遞歸匹配邊界條件來計算整個層系統的響應。

這是一種以其無條件數值穩定性而聞名的方法,因為與傳統的傳遞矩陣不同,它避免了計算步驟中的指數增長函數。

[VirtualLab] 立方體光束整形器上的全內反射(FTIR)的圖6

更多信息:層矩陣S矩陣

非序列追跡

[VirtualLab] 立方體光束整形器上的全內反射(FTIR)的圖7

系統概述(光線結果概覽:系統3D)

[VirtualLab] 立方體光束整形器上的全內反射(FTIR)的圖8

間隙厚度分析

[VirtualLab] 立方體光束整形器上的全內反射(FTIR)的圖9

參考文獻: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.

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