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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。 :/~`"`#1 3 c@Cb`w@
wMt?yc:X fAUtqkB 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 n@T4z.*~lA 6by5VESx 单光栅分析 Bq79Ev
.- −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。 OjJlGEl w −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。 */nb%QV q$:T<mFK$ $o/?R]h 系统内的光栅建模 nt "VH5 *Z|!%C −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 KNIYar*3 −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ;o%r{:lng Z(/jQ=ozQ NjYpNd?g ^q
FFF3<8 两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 E^A9u
|x ThJLaNS 3. 系统中的光栅对准 .[= 0(NO }(op;7
G!XizhE 安装光栅堆栈 'V 1QuSd −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 6D{|! i|r4 −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 NkNw9?:#4 堆栈方向 f*W<N06EZ −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 )3h=V^rm 7S2Bm]fP
d?b2jZ$r] p8Lb*7W g B+cU 安装光栅堆栈 `hM]5;0 - 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)。 uZm<:d2%) - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 qO&:J\d 堆栈方向 y ?4|jN - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 #^!oP$>1 - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 lQi2ym? Sh2q#7hf
$qg5m,1? 1ww|km A){kitx-i) 横向位置 dE/Vl/ : −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 Mgcq'{[~Y= −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 si3i#l&.b_ −光栅的横向位置可通过一下选项调节 WAqR70{KM 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 p_B,7@Jl 通过组件定位选项。 =2J+}ac ?P{C=Td2z
#vLDN R 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 o)"}DeV$& oo-^BG *v l_3S5_ 单光栅分析 t( p - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 WDE_"Mm 系统内的光栅建模 ` mALx! ` - 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。 !Aunwq^ - 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。 C(e!cOG - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 5!tmG- 'b [RC|W%<Z>
hLx*$Z> {\C$Bz 5. 光栅级次通道选择 kJJQcjAP: r-4I{GPb if#$wm% 方向 (Clf]\_II - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 ~NU~jmT2 衍射级次选择 ax>en]rNP - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 >[ lj8n - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 ,_\h)R_ 备注 Dih~5 - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 `1M_rG1/+ 3,N7Nfe
^h^j:!76j |])%yRAGQ 6. 光栅的角度响应 z_A%>E4 zx#d_SVi m='+->O*'l 衍射特性的相关性 bcz<t) - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 _I5p
7X - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 .u
W_(Rqg - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) i,;Q - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Cv;z^8PZJz w<\N-J|m
"=4=Q\0PT ^Ud`2 OW;2 示例#1:光栅物体的成像 G!0|ocE} D=9x/ ) *G 1. 摘要 ELY$ ]^T P5] cEZ n
BN#^
/a- ~@itZ,d\ → 查看完整应用使用案例 ^B1vvb nqiy)ZN#R 2. 光栅配置与对准 &S3szhe 4XX21<yn L d# q' _
!ZSC" e5veq!*C? qDcl;{L 3. 光栅级次通道的选择 P d*}0a~ 3bE^[V8/
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v(C9 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 0qR;Z{k {(xNC#
1. 光栅配置和对准 4:6@9.VVT .z+QyNc:
j}0*`[c [gQ~B1O → 查看完整应用使用案例 \% ^<Ll K")-P9I6-f 2. 基底处理 U$0#j jZm1.{[>
L$7v;R3 9%\q* 3. 谐振波导光栅的角响应 Z~$& h FUq@
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ps<JKHC/c d&R/f Im 4. 谐振波导光栅的角响应 hr]NW>; -qx Z3
Mc76) S1`+r0Fk~n 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 H+*o @0C\~ v]_{oj_(- 1. 用于超短脉冲的光栅 puMpUY 3ck;~Ncj<
vQBfT% &Q- /l:3*u → 查看完整应用使用案例 siyJjE)}w o`G'E& 2. 设计和建模流程 mjy%xzVr6^ yKfRwO[j
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KJ6j ]m 3. 在不同的系统中光栅的交换 zFQxW4G <([o4%
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