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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9{;cp?\)M $YX\&%N 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 `T
gwa w,t>M_(N 单光栅分析
v&NC` dVR −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。
5ZRO{rf −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。
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+x3T^G 系统内的光栅建模
Tjfg[Z/x oTPPYi[r −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
4nfpPNt −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。
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rl0sN5n /=5YHq> 两种建模方法通常可以一起使用,如先
优化光栅
结构本身,然后将其插入系统。
%YI Xk1 !8Rsz:7^- 3. 系统中的光栅对准 )Bl0
W l.#iMi(@p~ ~qG`~/7 安装光栅堆栈
xMAfa>]{n −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
Yy$GfjJtL] −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
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A# 堆栈方向
bF#* cH −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
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SxHj3,`#C jb!R FZW)C'j 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)。
t4a/\{/#9| - 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
h@5mVTb}i - 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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CLb~6LD 1e 8J-Nkj G d".zsn 横向位置
kjo,?$r
% −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。
*?zyF@K{% −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。
jm_b3!J −光栅的横向位置可通过一下选项调节
TTS.wBpR, 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
s&<6{AU(id 通过组件定位选项。
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~w&P]L\dB 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 U#I8Rd I, ]wH,534 F__j]}? 单光栅分析
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4sH - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
xQ[~ c1 系统内的光栅建模
}tvLe3O - 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。
3yWu-U \k - 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。
tgy= .o] - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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/pba4R 5. 光栅级次通道选择 wA+QUN3#n kZ&|.q1zki :^c' P<HM 方向
%h)6o99{wF - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
Uxla,CCp- 衍射级次选择
3ErW3Ac Ou - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
h]wahExYP - 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。
HLL[r0P`F 备注
=J2\"6BnzA - 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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}ze,6T*z Ck71N3~W 6. 光栅的角度响应 %\5wHT+) *Nv!Kuk ,/d
R 衍射特性的相关性
HgHhc&- - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
sFd"VRAV~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。
X2X.&^ - 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)
~FnB!Mh}? - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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^Z?X\t {`2R<O 示例#1:光栅物体的成像 G+k[. $$UMc-Pq 1. 摘要 7MRu=Z.-b
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KC+C?]~M !ke_?+8sY 9.<d S I)
mP? `t0?PpUo 2. 光栅配置与对准 [@SLt$9" c\X0*GX
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@,Je*5$o" 6XVr-ef 3. 光栅级次通道的选择 %9|}H [x
( K5w0
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@ .C]V==z`[4 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ]SNA2?q 9fk@C /$ 1. 光栅配置和对准 VieX5
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g[VVxp!C< ]Lc:M'V# }*WNrS">S 2. 基底处理 ;>*l?m-S@n
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k+~9 3. 谐振波导光栅的角响应 "][MCVYP
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sE*A,z? 13oR-Stj| 4. 谐振波导光栅的角响应 . &dh7`l
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_dCsYI% Pn )^mt 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 g~ tG K6#9HF'2I 1. 用于超短脉冲的光栅
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s1,kTde `aY{$>$S 2. 设计和建模流程 hg}Rh
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~z)diF< p fj%AP: 3. 在不同的系统中光栅的交换 G~Xh4*#J
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