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。
=Ay'\j W{v{sQg
g9XAUZe ,?k~>,{3 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 T[<deQ a#k=!
W 单光栅分析
qTA,rr#p0 −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。
jmH=W) −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。
I=DvP;! X;vfbF
b)e';M 系统内的光栅建模
Bc!ZHW*& naHQeX; −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
,2R7AHk −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。
@N% /v* FB\lUO)U\c
qIC9L"I %^?yI 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。
!gKz=-C
el"XD"* 3. 系统中的光栅对准 \{RMj"w: l)m]<EX RaBq@r*( 安装光栅堆栈
MB:VACCr −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)。
VOY#Y*)g −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
`-J$7)d@ 堆栈方向
)}[:.Zg,3/ −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
*Bj7\8cKC {f12&t
p[&6hXTd 9wB}EDZ S
Y7'S# 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)。
XoZw8cY - 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
WbP
wO - 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。
.vm.g=-q N;6@f*3_i
dPtQ
Sa O*:8gu'Y2 )dMXn2O 横向位置
+kXj+2 −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。
Q
6)5*o8n −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。
`PH*tdYrh −光栅的横向位置可通过一下选项调节
$zR[2{bg 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
,];4+&|8kW 通过组件定位选项。
#dKHU@+U" ,;)1|-^nu
Y2B",v" 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 >JWW2< }Efz+>F02 +I9+L6>UR 单光栅分析
UyWKE< - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
sA}X ha 系统内的光栅建模
^UJ#YRzi - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。
JBCJVWUt - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。
"\:ZH[j - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
NETji:d +~H mPQ
#SR"Q`P
x|6#
/m 5. 光栅级次通道选择 FV1!IE-}- R[/]iK+!& :q+D`s 方向
EXrOP]Kl - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
y9>? 衍射级次选择
[8b,}i 1 - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
qU/,&C - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。
"?yu^ 备注
qUMM}ls - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
eL7rX"! [)ybPIv]
|RdiM&C7 %L^S;v3 6. 光栅的角度响应 )t/[z3rn %~ ROV>& 7fB:wPlG; 衍射特性的相关性
z3lMD'uU3 - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
"E><:_,\ - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。
)%}?p2. - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间)
}: W6Bo-| - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
DJF-J# BU|bo")
d_5wMK6O6 ?b&~(,A{ 示例#1:光栅物体的成像 4*<27 1HBdIWhHv. 1. 摘要 4/rdr80
#&hu-gMV
m9Z 3q ; h2Pvj37 %mda=%Yn (:p&[HNuN b;[u=9ez 2. 光栅配置与对准 "I|[m%\ 3j2% '$>E^
wN])"bmB
X5@rPGc
<.d0GD`^
&UWSf ye9-%~sjX 3. 光栅级次通道的选择 JQ*CF(9
9tnW:Nw~
Cu%|}xq CVi3nS5Yl 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 8#Q=CTjF 4YVxRZ1[3 1. 光栅配置和对准 (>
v1)*r
>,8DwNuq
wec|~Rc- [-@Lbu-| ZW}0{8Dk
*lN>RWbM% 2. 基底处理 nl 7=Nhh
kpkN GQ2
p& > z=Z* N[~"X**x 3. 谐振波导光栅的角响应 +yq Z\$ii
crJyk #_
6 ]@H .8+ Ny;(1N|&3 4. 谐振波导光栅的角响应 c%uX+\-$
y@|gG&f
T
.1yp}&e# /=x) 9J 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 s!q6OVJ- [Hn4&PET 1. 用于超短脉冲的光栅 xQ
`>\f
zkdyfl5
F3\' WQh
6'e}!O
@l0#C5(:
C?bq7kD:H qbjLTE= 2. 设计和建模流程 i;1aobG
%Ot22a
:QnN7&j|(w h Znq\p~ 3. 在不同的系统中光栅的交换 1/Pou)D
w.gI0`
m<>3GF,5bP