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1. 摘要 0n<(*bfW )_c=mT 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。 4/`h@]8P e:GgA
3b?OW7H Mi/ &$"= 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 H?`)[# J%\~<_2ny 单光栅分析 |:(23O −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 NHFEr −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 4QjWZ Wl JwI`"$>w yA?ENAM 系统内的光栅建模 V@f6Lj 8R)D ! 7[l −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 `z?KL(rI −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。 RhV:Z3f`6 $p0 /6c L*UV U7]<U-.& 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。 I NPYJ#% $@_<$t 3. 系统中的光栅对准 kh<pLI >$h h"PS-]:CD 0E?s>-b 安装光栅堆栈 pyg!rf- −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 C?[a3rNH( −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ?y>Y$-v/C 堆栈方向 uOG-IHuF −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 dcl.wD0~V SY$J+YBLM
`sk!C7% |%'6f}fnE $>'" )7z 安装光栅堆栈 lJ:M^.Em0 - 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)。 <DeKs?v - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 2/yXY_L 堆栈方向 d1~_?V'r] - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 VDByj "% - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 d)04;[= 1jH7<%y
T|o`a+? \);.0 861i3OXVE> 横向位置 $5TepH0D −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 mVv\bl?< −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 p~Hvl3SxR −光栅的横向位置可通过一下选项调节 lX98"} 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 Lh8bQH 通过组件定位选项。 >H0) ph f{y]
<`R|a * 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 2PVx++*]C |'V DI]p&
SwdC, 单光栅分析 E /fw?7eQ - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 _ yfdj[Ot` 系统内的光栅建模 Aautih@LX - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 zVM4BT( - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ds*m6#1b - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 )Qh>0T+( UGhW0X3k
H-eEhI(;O nE/=:{~Ws 5. 光栅级次通道选择 p+, 1Fi IK*oFo{C=K p=!#],[ 方向 v~^ks{ - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 (Ij0AeJ# 衍射级次选择 [096CK - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 I3Lg?bZ - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 <jbj/Q )" 备注 cu[!D}tVU - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 NTqo`VWe W8f`J2^"M
MKU7fFN. c]A
Y 6. 光栅的角度响应 G1}~.%J \Ut6; p/r~n'g$ 衍射特性的相关性 -#hK|1] - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 `5~7IPl3 - 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。 {IJ-4> - 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) tf4*R_6;1$ - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 g[/^cJHQ >@^<S_KVh
A#<vG1 |y.zocBj 示例#1:光栅物体的成像 F& |