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1. 摘要 cW"DDm
g T5I#7LN# 光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统,与其他组件协同作用。因此,迫切需要对系统内部的光栅进行分析,从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。 a"t~K } *C
fU$_5v4 Zu>-y#Bw 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 pp7
$Q>6 R9"}-A 单光栅分析 % -+7=x −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 &"27U −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 _% \% ;mGPX~38 PDz:x4A 系统内的光栅建模 _Y}cK|3 V\]j^$ −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 M`@AS L:u −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 0@y`iZ]
1S gSj0+| Ai^0{kF6 $<&_9T#&w 两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 K)+]as _IV!9 JL 3. 系统中的光栅对准 f4F%\ " `R7dn/ V[WLS ?-) 安装光栅堆栈 Br42Qo2"T> −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 'iOaj0f −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ~F-lO1 堆栈方向 #`K {vj −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 H8HVmfM HD2C^V2@M
oR,zr @3=q9ftm Dsc0;7~6 安装光栅堆栈 rwio>4= - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 "9" - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ~Lg ;7i1L
堆栈方向 B*Om\I - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ".N{v1 - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 YK$[)x\S qbCU&G|)
#a2Z.a<V h| `R[ 1;i|GXY:h 横向位置 A"s?;hv\fS −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 =n_z `I −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 AkdO:hVtG −光栅的横向位置可通过一下选项调节 P/^@t+KC 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 oOAkwc%)b 通过组件定位选项。 4<)*a]\c5M z 0zB&}
) j&khHD 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ~x+'-2A46 H+]h+K9\7 s,!vBSn8 单光栅分析 /me ]sOkn - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 %g89eaEZ 系统内的光栅建模 Ex|Z@~T12 - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。
NXDkGO/* - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 !<VP[%2L~ - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 DHuvHK0# SDNRcSbOD6
98^7pa 'irwecd8 5. 光栅级次通道选择 #w \x-i| e8oAGh" ]@Z
nP,8 方向 &)JoB - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 Y6hV
;[\F 衍射级次选择 wq!9wk9 - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 f8=qnY2j - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 P>)J:.tr0 备注 VAUd^6Xdwx - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 &2[Xu4* N#)Klq87z
)Y'g; ;lrO?sm 6. 光栅的角度响应 I.|b:c
xN .f. tPm ?"<m {,yQI 衍射特性的相关性 9IrCu?n9b - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 YGs'[On8 - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 BD}%RTeWKq - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) ;;XY& |