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。
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Al=ByX @ [5!dO\-[ 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 .$@+ /@4 NfUt\ p* 单光栅分析
>,[@SF% −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。
Ol~M
BQs −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。
$<AaeyR!N PV:J>!]
H@1}_d 系统内的光栅建模
C;j&Vbf IVY)pS"pR" −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
Re&"Q8I.8 −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。
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sn"z'=ch 7Ja*T@ ! h 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。
j+@3.^vK uFhaN\S 3. 系统中的光栅对准 )U=]HpuzI !I.}[9N Ptf(p` 安装光栅堆栈
rtfRA< −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)。
$xWUzg1<U −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
z_N";Rn 堆栈方向
2?SbkU/3|P −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
Z"RgqNf fjOq@thD
=J4|"z: le]~Cy0 SiUu**zC 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
[}]yJ+) - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向
1)MDnODJ - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。
ZP5 !O[Ut ZXGi> E
> (9\ cF{ .p, VZ9 U8AH,?]# 横向位置
nQoQNB −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。
1"L"LU' −例如,
激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。
e"52'zAV- −光栅的横向位置可通过一下选项调节
(6Od 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
*67K_<bp] 通过组件定位选项。
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YDE`- 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 t2s/zxt B+snHabS6 OU"%,&J 单光栅分析
CF2Bd:mfZ - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
Hddc-7s 系统内的光栅建模
tw>2<zmSi% - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。
avL_>7q - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。
JD~;.3$/k - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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uTxa5j /rnI"ze` 5. 光栅级次通道选择 kB> ~Tb0 {VE
h@yn Cq"KKuf 方向
!6T"J!F# - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
iBd6&?E?< 衍射级次选择
<ZF|2 - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
#uw&u6*\q - 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。
jk{(o09 备注
[YfoQ1 - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
w{6C4~0 67YC;J]n=z
ksOGCd^G7 Y8\P"qb 6. 光栅的角度响应 $+!dP{ DS<1"4 b| BzP,Tu{, 衍射特性的相关性
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<C - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
ir6'
\ - 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。
`X6JZxGyd - 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)
Aw |;C - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
V@G#U[D S3E,0%yo+)
"y,YC M` 3}0\W.jH 示例#1:光栅物体的成像 ~,b^f{7`! .p&@;fZ 1. 摘要 ~ELMLwn.
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:oP LluW* ?)xIn)#ls ej`%}e%2 rp||#v0l!w i#]e&Bru5 2. 光栅配置与对准 '4[=*!hs! l@4_D;b3o"
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9CY{}g V&M*,#(? 3. 光栅级次通道的选择 Ey&H?OFiP
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3@>F-N ,#A(I#wL~ 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 W)In.?>]W AK2Gm-hHK 1. 光栅配置和对准 E-bswUVaEE
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_M&TT]a _FY&XL= ^Xk!wJ ~RhUg~o 2. 基底处理 Ts5)r(
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wA"@t K,E/.Qe\C 3. 谐振波导光栅的角响应 .+9hm|
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SB_Tzp za>UE,?h 4. 谐振波导光栅的角响应 Z*%;;&?
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z M9#1^X Ms{";qiG 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 3S0.sU~_U Td=4V,BN 1. 用于超短脉冲的光栅 -/yqiC-yx
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;H_/o+ ZZw`8 E 2. 设计和建模流程 4T@:_G2b
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"TV'}HH V]=22Cxi'~ 3. 在不同的系统中光栅的交换 P6:9o}K6
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