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[m11012029]

老師您好，

我在使用farfieldexact3d腳本進行遠場投影的時候遇到成像的變形問題，

模擬目標是希望可以擷取遠場的1階繞射強度分布。

問題的原因，判斷是由於繞射結構產生的1階繞射反射波前進方向和monitor的擺放方向不是垂直的，

因此透過farfieldexact3d的投影結果會存在像差的問題。

 

目前知道FDTD中的monitor沒有rotation的功能，

若想要在光源垂直結構入射，透過farfieldexact3d腳本投影出沒有像差的1階繞射的強度分布該怎麼做？

有沒有相關成項問題的解決方案？

 

我的模擬架構為有限週期結構，光源為單波長638nm 於y軸垂直入射。

邊界條件在x, y, z都是使用PML，PML距離有限週期結構皆大於15個波長。

透過farfield 1m座標投影確認繞射角度是正確的(70度)。

[Guilin Sun]

原则上说，监视器是否垂直于光传播方向并不影响结果。

你想计算一级衍射1米远的分布，建议用带角坐标的farfield3d 系列函数，再选择合适的成像NA范围计算线坐标成像，参见 https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360042260213-Simplified-microscopic-imaging，此时对于正负衍射级，相当于离轴成像，像面与坐标轴垂直。

如果用farfieldexact3d腳本，你可以在垂直于衍射方向指定平面，只需要给出XYZ坐标即可。但是因为仿真坐标是固定的，垂直衍射传播的平面XYZ都是变量，你需要预先估计区域，再给出正确的坐标值，然后计算。

你试一下。

[m11012029]

老師您好，
1. "监视器是否垂直于光传播方向并不影响结果。"
>>我簡化架構並調整光源尺寸小於結構尺寸，使用高斯光源+PML邊界來進行模擬，並透過microscopy_imaging.lsf腳本運行結果確實如您所說的一致。

2. 但是在設置原本架構，光源尺寸大於結構尺寸時，使用TFSF+PML或是平面波+bloch條件下的模擬，monitor所接收到的場分布可以發現"像差的"現象，想請教這個原因為何？

我明白結構內還存在許多強干涉，目前調整PML層數無法有效改善這個問題，且實驗條件為有限週期結構，也不適合增加結構內的週期數目。

 

[Guilin Sun]

"使用TFSF+PML或是平面波+bloch條件下的模擬",这两种情况均不能直接使用farfield3d 系列函数，意味farfield3d 系列要求监视器边缘上的场几乎为零。使用函数不能违反物理原理。

建议使用大束腰的高斯光束仿真。或者用散射区的监视器做farfield3d ，此时如何解释结果你需要考虑，也许此时没有零级像点可能是你需要的。

 

[m11012029]

老師您好，

1. 以下是我使用高斯光源模擬的結果，使用相同的模擬設置進行模擬，

其中只改變了光柵結構尺寸大小(週期和線寬不變)。

對下方紅框處的影像進一步分析，將中間0階的部分進行簡單影像處理(將0階範圍設置為0)以增加對比度。

處理後的影像可以看到1階繞射形狀出現一些形變，想請問老師會造成這樣現象的可能原因，或是前面的操作是否哪邊有問題？

2-1. 之前有測試過類高斯平頂函數對散射場的monitor進行調整後再使用farfield3d腳本進行投影，但是依然會有類似成像變形的問題。

2-2. "如果用farfieldexact3d腳本，你可以在垂直于衍射方向指定平面，只需要给出XYZ坐标即可。但是因为仿真坐标是固定的，垂直衍射传播的平面XYZ都是变量，你需要预先估计区域，再给出正确的坐标值，然后计算。"
>>這個部分之前有測試過，似乎也有相同的問題。

 

 

[Guilin Sun]

这种不连续的情况应该是你用直接将零级角度直接设置为零造成的，建议用一个反高斯函数之类的将中心部分光滑减小可能比较合适。特别在0与正负一级有重叠的情况，如何选择这种窗口函数至关重要。请想办法测试不同窗口函数的效果。也就是每一级的理论发散有重叠。