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。
A9Icn>3?`( U(/8dCyyY
{5Sy=Y k&lfxb9pd 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述
Ruv`yfQ pv8vW'G\E 单光栅分析
oy\U\#k −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。
ek1<9"y −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。
EGVS8YP>h %l[]n;*$
:!yPR 系统内的光栅建模
"7J38Ej\ -% \LW1 −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
,!dVhG# −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。
J
p)I9k,Ez mJZB@m u?
'U-8w@\Z =[,EFkU?B 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。
.iYp9?t zl<D"eP 3. 系统中的光栅对准 B ?l0u |7QSr!{_ uCoy~kt292 安装光栅堆栈
a66Ns7Rb −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)。
|3 mcL' −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
o.(Gja4 堆栈方向
-"rANP-UI −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
nK}-^Ur 7%Ou6P$^fr
QXW>}GdKZ g@Pq< QmMA]Q 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
o8Yq3N + - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向
5zOC zm - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。
wxJoWbn 8[;AFm ?,`
Mm;[f'{M) NOmFQ)/ & wjXv{EsMq 横向位置
Nw{Cu+AwG −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。
KL./ −例如,
激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。
NQA2usb −光栅的横向位置可通过一下选项调节
0BH-kr 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
k"|Fu 通过组件定位选项。
9/_~YY=/h v
6s]X*l?
-A@/cS%p 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 TKQ^D Nt\0) &b U>sEFzBup 单光栅分析
I4KE@H"%7 - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
v#EFklOP 系统内的光栅建模
r'4Dj&9Ac - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。
|h&Z. - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。
|*^}e54 - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
BS
]:w(}[ A/{!w"G
/P Tq. n5z|@I`S_ 5. 光栅级次通道选择 ?L0 |$#Iw z,bK.KFSs upZtVdd 方向
m2P&DdN[ - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
mT #A?C2 衍射级次选择
GS7'pTsYH - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
!^o{}*]Pi - 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。
\C>+ubF 备注
r-*j"1 e - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
TY%=Y= y` {|D*
Kr[oP3 nM ?Nf} 6. 光栅的角度响应 D)Ep!`Q
mkhWbzD'S W 1u!&:O 衍射特性的相关性
hC9EL=
A - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
CO9PQ`9+ - 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。
R1/c@HQw? - 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)
/]U;7) - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
UNK.39 d3Y;BxEz
ens]?,`0 }+Q4s] 示例#1:光栅物体的成像 J_fs}Y1q\ G&@dJ &B 1. 摘要 oe|8
;xiwyfqgE
|rG)Q0H, dwQ1~ *X{7m]5 ^b|I^TN0
2W`WOBz 2. 光栅配置与对准 hlZ{bO'f <h;_:
,RM8D)m\
];"40 /X
a+\<2NXYD
cTS.yN({G 5IOGH*'U8 3. 光栅级次通道的选择 q
|FOU
REYvFx?i
a
DXaQ LokH4A17U 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 9_nbMs :WX
OD 1. 光栅配置和对准 /zb/am1#
YM6
J:89
MBU|<tc KO%$ =[&+R9s PTLlLa85< 2. 基底处理 F\^8k /0
F'sX ^/;
F_9
4k y.}{KQ"a* 3. 谐振波导光栅的角响应 ,|3_@tUl
Rd5-ao4
#z
_<{'
P" ]z5hTY 4. 谐振波导光栅的角响应 _P!b0x~\
:o8|P
@/|g|4 KvEv0L<ky 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 hc[J,yG Maq`Or|4 1. 用于超短脉冲的光栅 6W{Nw<
l@*$C&E
8h }a:/
tgl(*[T2
'I+S5![<
"uT2 DY[ _z8"r& 2. 设计和建模流程 RXg\A!5GV
m_CWVw
ib#rT{e H#D:'B j29 3. 在不同的系统中光栅的交换 +_$s9`@]6
VevG 64o
{Ji&rk}NP