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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Y*sw;2Z;a nF]zd%h 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ccT
<UIpq @U:PXCvh 单光栅分析
K/_"ybR7 −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。
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{neP{ −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。
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K{:[0oIHc 系统内的光栅建模
Js^(mRv= %<`sDO6Q? −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
!6hV|2aJy −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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<fHN^O0TS :3{n(~ 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。
yd[4l%G(zS lYmxd8 3. 系统中的光栅对准 gAgF$H . yb,$UT"] ;rV+eb)I 安装光栅堆栈
)4N1EuD6 −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)。
Ii<k<Bt, −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
&Zjs 堆栈方向
1jE {]/Y7& −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
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<F 7=s0Pm 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)。
"{kE#`c6<n - 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
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7j - 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。
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Q(O0z3 b 横向位置
dnV&U%fO −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。
}2S)CL= −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;0:@.q −光栅的横向位置可通过一下选项调节
f:6F5G 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
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lfbX@ 通过组件定位选项。
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{,1>( 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ))<vCfuz2 %gWQ}QF H[}lzL) 单光栅分析
x U"g~hT - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
\UX9[5| 系统内的光栅建模
d c/^ - 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。
ym_as8A*Q - 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。
mg" _3].j - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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Ikw.L IusZY B 5. 光栅级次通道选择 :4\%a4{Ie YV} "# 8(\J~I[^ 方向
j-VwY/X - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
# ,97 ] 衍射级次选择
FM(EOsWk - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
@/:7G. - 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。
|Y?<58[!) 备注
TL)7X.1'L - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
Bs|Xq'1M!; pvb&vtp
Y[_|sIy* B/o8r4[80 6. 光栅的角度响应 ,k*%=TF7N E" >` GB"Orm. 衍射特性的相关性
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- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
`)4v Q+A> - 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。
+H *6: - 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)
fE_%,DJE( - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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wwQ2\2w>Hm /y|ZAN 示例#1:光栅物体的成像 !^s -~`'\~ +6$-"lf 1. 摘要 gs=ok8w
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"6U@e0ht <mj/P|P@ cvE) !3\$XK]5ZT 3 S*KjY'@ 2. 光栅配置与对准 /8nUecr
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xx|D#Z}G IG{Me 3. 光栅级次通道的选择 MkjB4:"
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4;3Vc% V6'u\Ch| 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 `(`-S
md |K;9b-\ 1. 光栅配置和对准 +P Dk>PdEt
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-Eig#]Se3 VzIZT{ 6({)O1Z &BNlMF 2. 基底处理 8F[ ;ma>Z8
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UKV<Ye| C.":2F;-e 3. 谐振波导光栅的角响应 'DNxc
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lJ]QAO TwVkI<e0s? 4. 谐振波导光栅的角响应 }{j@q~w>$
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Xa()P1
US3)+6 DpeJx 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 hkm}oYW+ 7I#C[:7x 1. 用于超短脉冲的光栅 }* }F_Y+
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:~/2<o O(2c_! d 2. 设计和建模流程 BqHqS
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s]6;*mI2 E>i<2 3. 在不同的系统中光栅的交换 ,}@4@ >?K
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