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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N`i`[ f -` e`U%n 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 rwepe 5 E 5bo60z 单光栅分析
~m@w p −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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! −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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o[CjRQY]P 系统内的光栅建模
mnWbV\ VY e.^Y4( −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-+"I −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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A 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&"] SB` "%6 3. 系统中的光栅对准 s_ N]$3'[E N?;5%pG
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c-- 安装光栅堆栈
hFWK^]~ a −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+?)=~ −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
h 66X746 堆栈方向
Sk,9<@ −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
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mh8~w~/[ tqo!WuZAj HR83{B21 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)。
"ZyWU f - 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
]tVXao - 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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}X`jhsqT ]xIfgSq `FM^)(wT 横向位置
Wd_cNR\ −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。
r?= 7#/] −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。
y3O Nn~k −光栅的横向位置可通过一下选项调节
_('KNA~ 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
'{:Yg3K 通过组件定位选项。
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h}U\2$5 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 }3Y3f).ZW H19CVc\B z<F.0~)jb 单光栅分析
R]Q4+ - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
k&1~yW 系统内的光栅建模
*?+maK{5+ - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。
emV@kN. - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。
"kjjq~l - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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]{[VTjC7rY df7z&{R 5. 光栅级次通道选择 _;BN;]. sQS2U6 w^&TG3m1~ 方向
2Ax HhD. - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
7n~BDqT 衍射级次选择
RkJ\? - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
I/s?]v - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。
F62arDA 备注
O>Nop5#o - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
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Dc[Qu?]LM 1b'1vp 6. 光栅的角度响应 &0
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wo[W1?|s BV&}(9z 衍射特性的相关性
<)]B$~(a - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
!o 7uZC\ - 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。
F^=|NlU&% - 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)
>29eu^~nh - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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9b !+kJD A]{8= 示例#1:光栅物体的成像 i)0*J?l= %xR;8IO 1. 摘要 >:s.`jV<
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w>X33Ff]8@ ,7pO-:*g I ,AI$A %t\`20-1< mV;Egm{A\ 2. 光栅配置与对准 hSD)| S&V5zB""n
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(G"b)"Qum Ckvm3r\i2 3. 光栅级次通道的选择 nrA}36 E
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X63DBF4A q]5"V>D \ 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 QHsS|\u y6;'?.Y1 1. 光栅配置和对准 ,KIa+&vJW@
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wLU w'Ai N`grr{*_ "aP>}5<h i<1w*yu 2. 基底处理 R6)p4#|i
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T3 3. 谐振波导光栅的角响应 }<&g1x'pa
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}k<b)I*A ygUvO3Z 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 4^alAq^ ^$_ifkkLz 1. 用于超短脉冲的光栅 pLBp[GQ
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nUhD41GJ klUxt?- 2. 设计和建模流程 \p@,+ -gX
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8o4<F%ot aiw~4ix 3. 在不同的系统中光栅的交换 /n?5J`6
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