衍射抑制的案例
[VirtualLab] 用于抑制高衍射級次的角濾波體光柵
仿真中給出了不期望的高衍射級的抑制。
建模任務
光柵角透射率分析(5°設計)
光柵角透射率分析(10°設計)
原始分束DOE系統
體光柵的角濾波效應
體光柵的角濾波效應
仿真設置注意事項
? FMM/RCWA仿真設置
- 在本例中，全息體光柵的折射率僅沿z軸變化，而沒有橫向變化。
- 對于這種情況，在FMM / RCWA計算中無需將電磁場擴展為多個空間頻率分量。
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 使用特殊介質構建光柵結構
- 用特殊介質構造光柵結構 [用例]
? 體光柵的嚴格分析
- 全息產生體光柵的嚴格仿真 [用例]
? 復雜系統的光柵建模
- 光學系統中光柵的建模 – 示例討論 [用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
- 全息產生體光柵的嚴格仿真
- 光學系統中光柵的建模 – 示例討論
展開 用于抑制高衍射級次的角濾波體光柵
仿真中給出了不期望的高衍射級的抑制。
建模任務
光柵角透射率分析(5°設計)
光柵角透射率分析(10°設計)
原始分束DOE系統
體光柵的角濾波效應
體光柵的角濾波效應
仿真設置注意事項
? FMM/RCWA仿真設置
- 在本例中，全息體光柵的折射率僅沿z軸變化，而沒有橫向變化。
- 對于這種情況，在FMM / RCWA計算中無需將電磁場擴展為多個空間頻率分量。
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 使用特殊介質構建光柵結構
- 用特殊介質構造光柵結構 [用例]
? 體光柵的嚴格分析
- 全息產生體光柵的嚴格仿真 [用例]
? 復雜系統的光柵建模
- 光學系統中光柵的建模 – 示例討論 [用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
- 全息產生體光柵的嚴格仿真
- 光學系統中光柵的建模 – 示例討論
展開 VirtualLab Fusion應用：用于抑制高衍射級次的角濾波體光柵
最后，通過使用 VirtualLab Fusion 進行仿真，顯示了對不期望的高衍射級次的抑制效果。
在本示例中，根據 Bang 等人的研究成果，在分束 DOE 系統中將體光柵設計成角度濾波器，以抑制不需要的高衍射階數。為此，首先分析了體光柵的角度靈敏度。
全息體光柵通常由雙光束干涉制成，以其波長和角度敏感性而著稱。因此，它們可以被設計成角度截止濾波器。
VirtualLab Fusion應用：用于抑制高衍射級次的角濾波體光柵
在本示例中，根據 Bang 等人的研究成果，在分束 DOE 系統中將體光柵設計成角度濾波器，以抑制不需要的高衍射階數。為此，首先分析了體光柵的角度靈敏度。
最后，通過使用 VirtualLab Fusion 進行仿真，顯示了對不期望的高衍射級次的抑制效果。
建模任務
volume grating parameters from K. Bang, et al., Opt. Lett. 44, 2133-2136 (2019)
衍射光學元件 (DOE)
Microstructure Component允許通過先進的TEA（薄單元近似）對衍射結構進行建模。在我們的例子中，分束器DOE是作為采樣插入面給出的。該插入面可以轉換為Stack，然后加載到Microstructure Component中。
體全息光柵（VHG）
光柵組件提供專門的體光柵介質來模擬VHG:
- 在General Grating Optical Setup中使用General Grating Component來研究 VHG 的特性，如角度依賴性。
- 然后將介質導入常規Optical Setup的Grating Component，模擬包括 DOE 在內的整個系統。
更多信息請點擊：Holographically Generated Volume Grating
角度透射率分析
帶 VHG 的光束分束系統分析
體光柵的角濾波效應
展開 
VirtualLab Fusion應用：用于抑制高衍射級次的角濾波體光柵
在本示例中，根據 Bang 等人的研究成果，在分束 DOE 系統中將體光柵設計成角度濾波器，以抑制不需要的高衍射階數。為此，首先分析了體光柵的角度靈敏度。
最后，通過使用 VirtualLab Fusion 進行仿真，顯示了對不期望的高衍射級次的抑制效果。
建模任務
volume grating parameters from K. Bang, et al., Opt. Lett. 44, 2133-2136 (2019)
衍射光學元件 (DOE)
Microstructure Component允許通過先進的TEA（薄單元近似）對衍射結構進行建模。在我們的例子中，分束器DOE是作為采樣插入面給出的。該插入面可以轉換為Stack，然后加載到Microstructure Component中。
體全息光柵（VHG）
光柵組件提供專門的體光柵介質來模擬VHG:
- 在General Grating Optical Setup中使用General Grating Component來研究 VHG 的特性，如角度依賴性。
- 然后將介質導入常規Optical Setup的Grating Component，模擬包括 DOE 在內的整個系統。
展開 Ansys Lumerical | 通過微透鏡和端面耦合器將光纖與光子芯片耦合
我們預先在LDE中定義特殊采樣表面（表面2），該表面具備雙重功能：
1）通過表面屬性對注入模式進行空間重采樣，使離散網格滿足POP的采樣規范；
2）在光束傳播路徑周圍構建吸收邊界層（保護帶），其寬度經過優化設計，可有效吸收外向衍射波，抑制偽影產生。
界面處的FDTD建模：
FDTD是麥克斯韋方程的通用實現，用于此工作流程使用它來避免EME在非正常自由空間傳播計算中遇到的挑戰。鑒于在大多數情況下，輸入光的k矢量不一定與傳播軸完全對齊，我們加入了FDTD來幫助模擬界面處的物理現象。
EME設置和收斂測試：
在大多數情況下，光不會關于SSC的對稱軸對稱，因此我們禁用了對稱邊界條件。在EME中，強制對稱有助于減少模式數量以及局部和整體的仿真體積。這意味著我們需要將所有單元組中的模式數量增加一倍，并且每次計算的時間將延長2倍。這增加了一些不可避免的額外計算要求，并且此步驟將需要大約1小時，具體取決于您使用的計算機。
為了避免進一步的計算要求和收斂挑戰，我們移除了大多數SOI晶圓中都會存在的硅襯底。在許多情況下，散射到Si襯底中的光將是一個重要的損耗通道，應該加以考慮。
對于EME仿真，有幾個因素會影響收斂：
使用的 cell數量
橫向網格分辨率
使用的模式數量
理想情況下，我們希望達到這樣的程度：增加任何這些屬性對結果的影響都微不足道。可以使用腳本自動循環不同數量的模式、cell或橫向網格。此外，查看前向傳播模式的系數也很有用。這將顯示在傳播時使用了哪些高階模式。
更新模型參數
更新不同光纖和光學模式的工作流程：要將工作流程用于不同的光纖，請更新“Step1_Fiber_Device.lms”文件，并將“SMF-28”結構組替換為目標光纖的幾何形狀。
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