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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luY#l!mx3 8t25wPlx 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 *@^9]$*$ ViKN|W>T 单光栅分析
6Q"fRXM −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。
?:H4Xd7 −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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M=0o< 系统内的光栅建模
wxS.!9K PFq1Zai}n| −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
.hPk}B/KV −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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lkl+o&D9 mmRxs1 0$ 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。
v P; (JenTL`%u 3. 系统中的光栅对准 76epkiz;= 5 6w6=Is $`;1][OD 安装光栅堆栈
"Tt5cqUQoY −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
57@6O-t- −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
&|MdBJ 堆栈方向
OYW:I1K<5 −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
pUF$Nq>og @ @uKOFA?
bAOL<0RS9` (`'(`x# _?~EWT 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)。
wB'GV1|jL - 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
Y2$wL9"> - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。
H.o=4[ g A+p^`;[
HD%n'@E }B1f_T x_L5NsO: 横向位置
]8 vsr$E# −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。
[Z]%jABR −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。
@3*S:;x −光栅的横向位置可通过一下选项调节
H^sImIEUT 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
"
l;=jk] 通过组件定位选项。
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p`qy57 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 2y`X) FHbyL\Q
2^w8J w9 单光栅分析
`_"loPu - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
I_k/lwBD 系统内的光栅建模
'><I|c} - 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。
3QhQpPk), - 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。
GHWt3K:*w - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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(l+0*o,( X*w7q7\8-: 5. 光栅级次通道选择 !-HJ%(5:F j82x$I* ^#gJf*'UE 方向
gT_tR_g - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
-JfqY?Ue_2 衍射级次选择
N(J'h$E - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
#J'V,_wH - 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。
]xxE_B7 备注
U6?3 z - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
Og-v][ O$ARk+
#;0F-pt f4;V7DJ 6. 光栅的角度响应 f
= 'AI RF[Uy?es +[Izz~_p 衍射特性的相关性
~K@p`CRbV - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
:z-?L0C=0 - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。
Hb3..o: - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间)
oH(a*i - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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3Yf~5csY PDpuHHB 示例#1:光栅物体的成像 zeshM8= s|][p| 1. 摘要 KFBBqP
G%fXHAs .+
KBDNK_7A t>vr3)W *|OUd7P:hU V]Kk= }XD=N#p@z 2. 光栅配置与对准 XMF#l]P !{F\\D/
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)}J}d)
iU|X/>k? p^C$(}Yh 3. 光栅级次通道的选择 yujv^2/
MKh}2B#S
\0;EHB E J&w6),d 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 Wb5n> * :j[= 1. 光栅配置和对准 VVe^s|~Z
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]u\-_PP ;ykX]5jGh h^f?rWD:nz })?KpYk 2. 基底处理 G%dzJpC(
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C;YtMY: 6 u,w 3. 谐振波导光栅的角响应 L2%npps
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n{!=gR.v. :Vrj[i-{ 4. 谐振波导光栅的角响应 &S[>*+}{+
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BO>[\!=y b~;M&Y 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 L-|u=c-6 L,3%}_ 1. 用于超短脉冲的光栅 JD~]aoH
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iwfH~ Lw6}bB`} 2. 设计和建模流程 8Ib5
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DuRC1@e m, SWG[~ 3. 在不同的系统中光栅的交换 t x1(6V&l;
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