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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。 l:kF0tj" k4-C*Gx$h
8:A6Ew&\]O cYTX)]^u 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 dTP$7nfe .es= w= 单光栅分析 93y. u<,2; −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。 FCmS3KIa, −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。 t
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(5N&bh`E 系统内的光栅建模 0)qLW&
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:F −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 8YBsYKC −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。 \G*vY#] D &wm7, Fx0<!_tY- /T*]RO4%>] 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。 [XQoag;! ;z7iUke0% 3. 系统中的光栅对准 vexQP}N0 Efw/bTEg an<tupi[E 安装光栅堆栈 o*QhoDjc −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)。 $y> J= −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 R16"lG 堆栈方向 ?z60b=f8 −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 4 ITSDx #tBbvs+%
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h H1=R(+-s 安装光栅堆栈 (85F1"Jp - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 Rm *"SG - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 +;z4.C{gM 堆栈方向 '89D62\89 - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 x<=+RYz#^: - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 JX/rAnc@ z0Gh |N@)
GI7CZ ;LH?Qu;e AC(}cMM+ 横向位置 mnXaf)" −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 <H E'5b −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 2&!G@5 −光栅的横向位置可通过一下选项调节 e v?Hz8Q;( 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 JUU0Tx:`9) 通过组件定位选项。 -D.6@@%Kc} r0j:ll d
bU:"dqRm< 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 }kXF*cVg 1rE hL g[@]OsX 单光栅分析 #\4uu - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 8X*6i-j5E 系统内的光栅建模 F/RV{} 17E - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 '1r:z, o| - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。
6z=:x+m - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 wTIOCj %wvSD&oz
`t ZvIy* {My/+{eS!? 5. 光栅级次通道选择 R4QXX7h! xp>ra2A jr@<-. 方向 v D}y%} - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 3=5+NJ'8 衍射级次选择 Ge[N5N> - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 ,n~H]66n - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 |' mgo 备注 xk.\IrB_ - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 1c+[S]7rY t~ Q{\!
A'6>"=ziP ^^)D!I"cA, 6. 光栅的角度响应 S1;#58 OZLU>LU @y)-!MHN(8 衍射特性的相关性 VwHTtZ - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 D`r:` - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 8TC%]SvYim - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) I`E9]b(w - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 . v0 .wG Z]":xl\7
m_Z%[@L 3(}HD*{E[@ 示例#1:光栅物体的成像 gn#4az3@e> {&"rv<p 1. 摘要 Qy5\qW' (?I8/KYR
:kflq {Qg"1+hhM → 查看完整应用使用案例 qnv9?Xh .0cm
mpUNq 2. 光栅配置与对准 "f(iQI l)HF4#Bs KE&Y~y8O\ n4qj"xQ
X@5!I+u\L ^'*9,.ltd AAxY{Z-4 3. 光栅级次通道的选择 4 )*8& D%Hz'G0|
2zh?]if mz3!HksZ" 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 S3`zB?7, G?8LYg!- 1. 光栅配置和对准 'h.{fKG]ME j$n[;\]n
tB'F`HM:mq J,_I$* _0 → 查看完整应用使用案例 uK="#1z cC IFH%R>={ 2. 基底处理 tb/bEy^
J}hi)k
Nf%jLK~ (SfP3 3. 谐振波导光栅的角响应 e 9U\48 ~}z{RE($v
[58xT>5`m n1a;vE{! 4. 谐振波导光栅的角响应 2d >kc2=* Aj*0nV9_
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Q_a 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 l=`)yc. g(7htWr4 1. 用于超短脉冲的光栅 pj6Q0h) /Tv=BXL-
:G?"BL5vP u 3wF)B{ → 查看完整应用使用案例 p)(mF"\8= FZ6.<wN 2. 设计和建模流程 no?TEXp* \5BI!<
1uG?R R0(Nw7!d/[ 3. 在不同的系统中光栅的交换 {:$0j|zL1 v(3nBZHv_!
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