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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。 /WDz;,X |U_48
HA{-XPAWZ 3q:-98DT 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 y> S.B/d n\2VrUQ)M 单光栅分析 zXB]Bf3TH −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。 Ne]/ sQ0 −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。 VA _O0y2 Ih}I`wY- Av*R(d=` 系统内的光栅建模 YbC6&_ u.gh04{5 −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 o} #nf$v( −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ?4
`K8 cU25]V^{\ (k"oV>a| 1Tn!.E * 两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 1K'0ajl1A :):=KowI 3. 系统中的光栅对准 /Q"nQSG oHmU| #K7i<Bf 安装光栅堆栈 " 7!K'i −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 u[U~`*i*rA −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 )o[ O%b 堆栈方向 I}Z[F,}*J −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 (
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~(B\X?v &Ko}Pv {e2 ( 安装光栅堆栈 a#1LGH7E8 - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 CF^7 {g(y_ - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 )J_!ZpMC 堆栈方向 ]Bs ? - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 %^"T z,f - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 vjJ!d#8 @Qx|!%
uw+v]y i{VjSWq G=3/PYp 横向位置 UhY
)rezh −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 O6;>]/` −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 U:MkA(S%c −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ,I=ClmR 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 )+ Wr- Yay 通过组件定位选项。 @DkPJla& "h7-nwm
!{s$V2_ 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 fB"3R-H?O T]EXm/ (eJr-xZ/ 单光栅分析 ru(Xeojv# - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 GU'5`Yzd9 系统内的光栅建模 ^V_acAuS^ - 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。 j1YE_U - 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。 HcHfwLin0 - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ]Nt97eD) W\U zw,vI
]rn!+z ynM{hN.+ H 5. 光栅级次通道选择 5vbnO]8 K;6K!6J:[ "MC&!AMv 方向 ' QT(TF> - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 u{H,i(mx? 衍射级次选择 2WE - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 }jiqUBn% - 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。 (fh:q2E# 备注
UUb!2sO - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 OM!ES%c, gSR&CnqZ<
z8Dn<h G:WMocyXI' 6. 光栅的角度响应 bvG").8$ 5Tu#o() //ZB B,[@ 衍射特性的相关性 ^ ?tAt3dMI - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 -&,NM - 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。 aE#ZTc= - 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) 1uV_C[: - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 `Q(ac|
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f!LZT! y wmo'Pl 示例#1:光栅物体的成像 a
_ j{U-=[$' 1. 摘要 ^Y'J0v2 zZ32K@
sgX}`JH?z CdaB.xk → 查看完整应用使用案例 $d8A_CUU z%Z}vWn 2. 光栅配置与对准 d}l^yln lf|^^2'*2< TdQ^^{SRp p*npY"}v
/$eEj Qgx~'9 e/Q[%y.X 3. 光栅级次通道的选择 lZ)u4_ VsZ_So;
{eZj[*P X! 2|_ 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 'h=
>ej* e0$mu?wd- 1. 光栅配置和对准 @nT8[v r?X^*o9
]@8=e'V 6op\g].P → 查看完整应用使用案例 $`=?Nb@@# &9ZIf#R 2. 基底处理 X4k/7EA F`-[h)e.
h{JVq72R ,3n}*"K 3. 谐振波导光栅的角响应 f:UN~z'yr -{7N]q)}
>{??/fBd- <Ihn1? 4. 谐振波导光栅的角响应 o>*{5>#k' 'PYl%2
eoL)gIM% 8/F2V?iT 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 5Y&@
:Y i,<-+L$z 1. 用于超短脉冲的光栅 uf>w* [m5 *FE<'+%
<n:?WP~U *AA1e}R{B → 查看完整应用使用案例 p{,fWk ibAA:I,d 2. 设计和建模流程 Y~:7l5C xD#/@E1'Y
Bf}_ Jw-= 8xv\Zj + 3. 在不同的系统中光栅的交换 %51pf uL )~n}ieS
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