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[Sinhana]

       老师好，我在仿真一个大视场角的超透镜，工作在单波长下，光源采用bloch/periodic类型的平面波。我希望透镜能够均匀照明，看到您在

/forum/forums/topic/GuanYuFeiZhouQiJieGouBoYuanXieRuSheDeWenTi/这个帖子里提到“可以用平面波加金属PEC孔径光阑。为减少大角度衍射光与PML作用产生发散，仿真区需要大一些”，按照这样的做法在衬底下表面放了一个PEC孔径光阑，仿真结构如下图所示，衬底上表面蓝色部分为我的透镜结构。

我在传播方向上放了一个监视器想看传播方向的场分布，下面分别是平面波30°和40°入射的整个仿真区域内的场分布，有以下两个问题：

（1）光场最强的地方出现在衬底上表面处，而不是我的焦点位置，有可能是什么原因造成的。

（2）在40°光源入射以及更大的角度的情况下出现了较强的发散，我的仿真区域已经很大了，请问有什么解决办法。

[Guilin Sun]

 

这个PEC孔径光阑加平面波就是衍射光源，请直接用衍射光源，可以避免结构反射再经过PEC反射进入器件。我修改了原帖子。

A1： 我们需要理解焦点是怎么形成的：不同方向的光经过透镜后汇聚形成的。如果结构设计有一些问题，或者有高级衍射，哪里光强最强很难说。最好是检查单元结构仿真结果有没有高级衍射，另外形成超透镜的结构与原来的周期单元结构并不完全一致，所以也可能产生高级衍射。简单的方法是看看超透镜仿真结果远场，看看远场光斑情况。

A2： 你说的发散是说经过焦点以后光斑变大很快是吧？如果是，这说明聚焦的光斑小，所以发散很快。

你使用衍射平面波后，估计另外一个旁瓣可能会消失或者减小。PEC反射后衍射更严重，入射位置也不同与主要光束，因此可能产生旁边的光斑。

 

 

[Sinhana]

 

感谢老师的回复。按照您的建议使用了衍射平面波，在40°的入射角度下仍有明显旁瓣产生，导致了一个次级的光斑。

这是我用衍射平面波仿真后查看远场的图像，请问这样的光斑是正常的吗？

我仿真的透镜的类似于一个这样的结构，原本的设计中就有一个在衬底背面的孔径光阑，设计的光阑直径是小于透镜直径的。上面的结果为我把衍射平面波的尺寸设置为以孔径光阑直径为边长的正方形区域，请问这样的设置有问题吗？如果设置没问题的话，是不是说明我的结构有问题。请问老师您所说的“检查单元结构仿真解雇有没有高级衍射”该如何检查，以及“超透镜的结构与原来的周期单元结构并不完全一致”有什么解决办法吗？

 

 

 

[Guilin Sun]

你的图例是按几何光学画的，如果平面波经过很小的光阑衍射就非常严重，甚至不能用标量物理光学所精确描述。如果实际器件就是这样工作，我估计这些高级旁瓣不可避免。

要检查高级衍射，一种方法是检查原单元设计，以后你在单元设计时可以提取衍射级查看。

另外的方法就是用高斯光束，不用平面波加光阑或者衍射平面波，因为两者本身都有物理上不可避免的严重衍射。

高斯光束导致透镜上光强不均匀，但是也避免了由于光源衍射产生的旁瓣。如果高斯光束还有旁瓣，那就应该是此透镜本身就有高级衍射。当然，高斯光束的光斑可以比较大 ，以尽量让透镜表面强度均匀一些，但是不能让PML将高斯光束截断太明显，否则一样产生衍射。