立方体分束器上的受抑全内反射（FTIR）

摘要  

光分束器设备在光谱学、干涉测量和光通信领域的许多应用中发挥着关键作用。一种常见的分光器是基于受抑全内反射（FTIR）的效果，由两个玻璃棱镜组成，它们被一个非常薄的层分开。如果该层足够薄，部分光线将通过边界，由倏逝波通道到另一侧，而其余的将被反射。 

 

系统设置

非序列追迹

 

通道配置模式设置为“手动配置”时，用户可以为系统中的每个曲面分别指定仿真中遵循的光路。执行仿真时，可用的光路由所谓的光路查找器确定。然后，通过配置的设置沿着这些光路追迹场。  

非序列追迹的通道设置

受抑全内反射（FTIR）

 

棱镜之间的间隙是由分层介质组件来仿真的。这样做的原因是，分层介质组件的S矩阵求解器考虑到了倏逝波，从而能够对FTIR等效应进行建模。更多关于分层介质组件的信息在下面：

分层的介质成分

 

层矩阵求解器 

分层介质组件使用层矩阵电磁场求解器。这个求解器在空间频率域（K域）工作。它由以下部分组成

1. 每个均质层的特征模式求解器，以及

2. 用于匹配所有界面的边界条件的S矩阵。

特征模式求解器计算各层均匀介质在k域的场解。k域中各层均质介质的场解。S-矩阵算法通过匹配边界来计算整个层系统的响应。整个层系统的响应，通过匹配边界条件 递归的方式计算整个层系统的响应。

这是一种以其无条件的数值稳定性而闻名的方法，因为与传统的转移矩阵不同，它避免了计算步骤中的指数增长函数。

更多相关信息：

层矩阵[S-矩阵]  

系统概述 (光线结果概述：3D系统)  

间隙厚度分析

 

在一个基于FTIR的立方体分光镜中，反射率和透射率的比率在很大程度上取决于棱镜之间的间隙厚度。在这个例子中，这种影响是在0纳米和500纳米之间的厚度范围内进行研究的。

参考文献：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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