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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@Zh 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 s,|"s|P e anR$I;Yj 单光栅分析
O-,0c1ts −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。
kb~;s-$O`s −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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=pnMV"'9 系统内的光栅建模
yLgv<%8f $VNj0i. Pr −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
sg9 −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。
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EC`=nGF 66C_XT 两种建模方法通常可以一起使用,如先
优化光栅
结构本身,然后将其插入系统。
! lxq,Whr{ p6AF16*f0 3. 系统中的光栅对准 E5QQI9ea vT{+Z\LL= wmDO^}>ZP 安装光栅堆栈
12o6KVV^x −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
r~YxtBZH+ −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
ep)O|_= 堆栈方向
H#:Aby-d} −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
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ZE:!>VXa87 nw,XA0M3 9,cMb)=0 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
qtlcY8! - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向
n`.JI(| - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。
_~.S~;o!b a&!K5(
XP^[,)E :y1,OR/k k@|Go)~ 横向位置
HB*H%>L{"B −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。
V/Q/Ujgg −例如,
激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。
C17$qdV/ −光栅的横向位置可通过一下选项调节
|crm{]7X 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
+5"Pm]oRbx 通过组件定位选项。
ApTE:Fm1 ;iO5
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@MKf$O4K 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 CLgfNrW~ U(:Di]>{ :$Xvq-#$| 单光栅分析
c>%%'c - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
dZ|x `bIgs 系统内的光栅建模
z#*>u - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。
")Qhg-l - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。
8k )i-&R - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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#CRd@k? vLIaTr gz 5. 光栅级次通道选择 F% z$^ m- _sK{qQxvM= N(`XqeC* 方向
<.=-9O6 - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
PW+B&7{ 衍射级次选择
B^@X1EE - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
x7!gmbMfK' - 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。
c2wgJH!g 备注
s"~3.J - 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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k]rc -c- GL,( N| 6. 光栅的角度响应 u] Z;Q_= nL+y"O 6h7TM?lt 衍射特性的相关性
(bAw>
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
t"?)x&dS - 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。
sBa&]9>m - 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)
elz0t<V - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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`(M0I!t ,olP} 示例#1:光栅物体的成像 h_5CWQSi Mc{-2 1. 摘要 "V`5 $ur
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Y 1 %8JMq\ JHa\"h ?\$6"c<G \. a 7F4h 2. 光栅配置与对准 RZ|M;c y@r g_Paq
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LfN,aW xdh%mG:? 3. 光栅级次通道的选择 3mhjwgP<nn
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SqZ .}s " s}Oeu[ 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 0i>p1/kv _'l"Dk 1. 光栅配置和对准 ]QGo(+
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% QD-`jV3 R6TT1Ka3c ^!z(IE' 2. 基底处理 v#?;PyeF
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gwr?(:? }WhRJr`a 3. 谐振波导光栅的角响应 [Sj"gLj
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>+DMTV[O "]|7%] 4. 谐振波导光栅的角响应 +S WtHj7e
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&G?"I%Vw YFDOp* 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 R{ udV 8Ltl32JSB[ 1. 用于超短脉冲的光栅 _-rC]iQJ55
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U8-OQ:2. u%lUi2P2E 2. 设计和建模流程 @v3)N[|d
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":q+"*fy gAVD-]` 3. 在不同的系统中光栅的交换 +o):grWvQ
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