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。
Y$,]~Qzq koAc-o
D.\p7
NJ j~L{=ojz% 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 9D
0ujup T?% F 单光栅分析
{v2Q7ZO- −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。
UQhfR}( −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。
85H8`YwPh Z7%>O:@z
-bE{yT)7 系统内的光栅建模
6BMRl%3>Z -4V1s;QUZ −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
*.Kc-f4mP −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。
-M(:z h#`qEK&u
f PDnkr rb,&i1
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。
.Mm8\]. &&t4G }* 3. 系统中的光栅对准 0iHK1Pt} O'j;"l~H| NShA-G N5 安装光栅堆栈
VxsW3*` −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)。
BWQ
(>Z" −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
1_yUv7uhX 堆栈方向
kw1PIuz4& −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
C' ny 2>uA :~`E@`/
_-&Au%QNJ` '8dgYj ,.F,]m= 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)。
JLs7[W)O - 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
Bz]64/ - 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。
\1|T A$%%;O
~ZL}j+L/ $~U_VQIA^ /FB ' 横向位置
N/^r9Nu −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。
[}+
MZ −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。
|\elM[G"g −光栅的横向位置可通过一下选项调节
*4WOmsj 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
fr:RiOPn 通过组件定位选项。
0oM~e ^oPf>\),C
2j(w*k
q~ 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 i7Y96] jh}[7M W;u~}k< 单光栅分析
\@tt$ m% - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
4Mnne'7 系统内的光栅建模
6%O" - 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。
O cm - 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。
lSQANC' - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
d}IVYI Xc`'i@FX
%6*xnB? JCS$Tm6y<_ 5. 光栅级次通道选择 a o\+%s J[]YG+r m#DC;(Pn 方向
<Gs)~T#' - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
#*?5 衍射级次选择
`2Ff2D^ ? - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
aBol9`6 - 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。
%mh
K1, 备注
6g( 2O[n. - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
Q%q_ @S<=Okrlj
]\*g/QV _s<eqCBV 6. 光栅的角度响应 m
{wMzsQ Bd)Qz(>rw Q4q3M=0 衍射特性的相关性
#OH# &{H - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
^;Ap-2Ww - 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。
> : \lDz - 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)
zj"J~s;? - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
j9%=8Dn.< RLecKw&1{3
u;;]S!:M 7S 1
Y) 示例#1:光栅物体的成像 EKq9m=Ua@o TfVB~"&