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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23?0'AU lAt1Mq}?P 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 zb*4Nsda: [Cr~gd+q 单光栅分析
sX?7`n1U −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。
(9lx5 −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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L*Cf&c`8r 系统内的光栅建模
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] −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
fN>|X\- −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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^PbM 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。
SZ){1Hu Rb*\A7o|; 3. 系统中的光栅对准 1W7BN~p14 N#ObxOE6T" ?5gpk1 安装光栅堆栈
v%Xe)D −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)。
!X_~|5. −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
K>6p5*& 堆栈方向
3S?+G)qKo −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
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oPBjsQ %W+Fe,] g&wQ^ 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)。
I-"{m/PEdg - 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
;{20Heuz - 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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RdHR[Usm '~0&m]N >d\I*"C+d 横向位置
e+TNG &_ −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。
f6) H!SI −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。
AtI,&S#{ −光栅的横向位置可通过一下选项调节
W{d/m;<@N 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
VXS9E383 通过组件定位选项。
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"5K:"m 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 $P_Y8: @$]h[ Wt=[R 4= 单光栅分析
z?xd\x - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
3Daq5(fLP 系统内的光栅建模
lRb)Tz6SE - 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。
q`hg@uwA{` - 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。
{YFru6$ - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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uY,FugWbl N<x5:f#+ 5. 光栅级次通道选择 k>"I!&#g V|=
1<v ZfU_4Pl-> 方向
C;` fOCz^ - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
2k_Bo~. 衍射级次选择
(c"!0v - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
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3 - 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。
7Do)++t 备注
u8*0r{kOH - 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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<3oyY' 6. 光栅的角度响应 N`M5`=. *;Vq0a! U+KbvkX wj 衍射特性的相关性
|l9AgwDg - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
zMa`olTZ - 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。
xsfq[}eH< - 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)
PSRGlxdO - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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|A2.W8`o DT*/2TH*l 示例#1:光栅物体的成像 g$A1*<+ sIyLW 1. 摘要 l6i 2!&8P%
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lB-Njr y"2c; *7[{ lU\|F5O@# @gZ%>qe ;G w5gK^ 2. 光栅配置与对准 S`NH6?/uH lY6U $*9c
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@.%ll n f1Rm9`` 3. 光栅级次通道的选择 5^%FEZ&Sp
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`AYHCn 9X!OQxmg 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 :
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