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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srkuAS 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 |&JL6hN tv2dyC&a 单光栅分析
OW>U5 \q −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。
/dqKFxB1 −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。
P/Zo MouYZI)
=h)H` 系统内的光栅建模
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Du/s −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
4Zq5 −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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7~',q"4P/_ H{BjxZ~) 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。
G\ofg xR.Ql> 3. 系统中的光栅对准 oAL-v428 ^\!p;R S92Dvw? 安装光栅堆栈
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;D_zo? −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)。
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. −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
ax<0grK 堆栈方向
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~usgqB7 −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
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QNo}nl/N b?$3jOtW h^s}8y 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
5v3B8 @CsA - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向
(xTHin$ - 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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&jJgAZ! R[V%59#{Z ,wV2ZEW}e 横向位置
l^_X?L@ −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。
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GA −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。
| @YN\g K; −光栅的横向位置可通过一下选项调节
x83XJFPWL 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
5&>(|Y~I 通过组件定位选项。
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`{/=i|6 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 [bp"U*!9P zumRbrz SlZu-4J.- 单光栅分析
JB-j@ - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
p)oW'#@a 系统内的光栅建模
_)|!.r&)63 - 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。
*0U(nCT&m - 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。
?YS`?Rr - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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y`BLIEI uPqPoI>N! 5. 光栅级次通道选择 d+^;kse %:y-"m1\u$ eAqQ~)8^ 方向
i{8=; - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
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? 衍射级次选择
<Z&gAqj 2 - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
N*x gVj* - 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。
56)B/0= 备注
ij TtyTC - 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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(v 6. 光栅的角度响应 @|^Ch+%@ %ry>p(-pC( 8RK\B%UW 衍射特性的相关性
`i{ :mio - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
6?74l; - 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。
b,'./{c0 - 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)
:eO]65N - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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*be+x RY E|6|m8 示例#1:光栅物体的成像 jPd<h{js dlU=k9N- 1. 摘要 %>bwpN
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~}5(J,1! ,s2.l/5r;C zbnQCLs QSLDA` )dV.A IQ+ 2. 光栅配置与对准 h"'f~KM9a> *dTw$T#
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I2 Kb.`'! *Dn{MD7,M 3. 光栅级次通道的选择 AE$)RhY`
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Ns $PS\ UOY1^wY 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 D3Mce|t^ WX[ycm8 1. 光栅配置和对准 fG{oi(T
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{L0w&~$Fy ,t[D1KZt [ M'1aBx^ CuGk?i 2. 基底处理 iO@wqbg$6
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@4|/| ! ZQ:Y5ph 3. 谐振波导光栅的角响应 l{R)yTO
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l ghzd6 5Q88OxH 4. 谐振波导光栅的角响应 o#Y1Uamkf
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pg<>Ow5,~l vuAjAeKm 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 V1fPH; ovohl<o\ 1. 用于超短脉冲的光栅 IF}r%%'Y$
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pGFocw a$GKrc,z 2. 设计和建模流程 oMPQkj;
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4Y2>w p.HA`R> 3. 在不同的系统中光栅的交换 v\Hyu1;8
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