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。
n`w]? bL ?tqJkL#
nnT#S v#s*I/kw 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +kE~OdZG ]=i('|YG 单光栅分析
:O&jm.2m −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。
BAvz @H −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。
PrfG i0+e3!QU
`[}X_d 1A 系统内的光栅建模
Z1($9hE> L{r 4hL [
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
0m> 8 −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。
E6O!e<ze^ 0T(+z)Ki
zd!%7
UP n=$ne2/ 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。
4]p#9`j P?|\Ig1Gk 3. 系统中的光栅对准 @Y.r ,q jC}HNiM78 d2gYBqag 安装光栅堆栈
Dic|n@_Fy −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)。
i_r708ep6 −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
qbS6#7D 堆栈方向
Rcw[`q3/ −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
4<E <sD yoF*yUls^E
gdqBT]j #$2/< <,/7:n 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
cjg~?R - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向
4J(-~ - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。
BV7P_!vt , .;0xyc
s7:H .o C!~' ~Sm6{L 横向位置
G'w!Aw s −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。
~$[fG}C.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。
}KIS_krs −光栅的横向位置可通过一下选项调节
aL90:,V 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
Tl[*(|/C 通过组件定位选项。
8{i}^.p 4~FRE)8
0pEM0M 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 55$';gh,9 d-tg^Ot#
S|LY U!IWZ 单光栅分析
1t?OD_d!8 - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
whHuV*K} 系统内的光栅建模
F?H=2mzKbz - 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。
>C6S2ISSz - 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。
9Sd?,z - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
<? !' Q#qfuwz
yOKzw~;0% [v*q%Mi_ 5. 光栅级次通道选择 C3f\E: D) m0v.[61 6g"h}p\{S 方向
w <"mS*Q - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
a9{NAyl<oo 衍射级次选择
u
"k<
N|.3 - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
Dr%wab"yy - 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。
+YW;63"o 备注
T=M##`jP% - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
Y&Fg2_\"> `W~
~;Y Tz $)o0{HsL+ 6. 光栅的角度响应 ?#Z4Dg
9| 2=8PA/ .43cI( 衍射特性的相关性
M")/6 PH8 - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
,~ZD"'*n6g - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。
~ *"iLf@, - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间)
vWeY[>oGur - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
xYYa%PhIC 0^uUt-
Tjrb.+cua FG{les+: 示例#1:光栅物体的成像 WfG +_iP? c$&({Z{1 1. 摘要 @,k5T51m
'xkl|P>=],
4E=v)C' {dpDQP +! <anKw| V8B4e4F ][?J8F 2. 光栅配置与对准 &b5(Su -XV+F@`Md
;e5PoLc
z
rSPa\M
YT(Eh3ID
BPt? 3tC 1@KiP`DA 3. 光栅级次通道的选择 ^w~B]*A:"
!R\FCAW[x
'gs P9 r=Lgh#9S 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 `{Q'iydU +8N6tw/& 1. 光栅配置和对准 8^j~uH
7(.Z8AO
b- t ~:T@SrVI _Wg}#r 0g|5s 2. 基底处理 4FRi=d;mP
*4`5&) `
4l%W]'
Fl=H5HR 3. 谐振波导光栅的角响应 Ta?}n^V?;
Zc1x"j
MU
a[}? ;j1E 6 4. 谐振波导光栅的角响应 mWaij]1>
YFB>GQ;
Y&O2;q/B 6 V0Ayxg7 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 0@cIj
] J}xM+l7uY 1. 用于超短脉冲的光栅 OriYt
7mMGH(
.UL2(0
qovsM M
MYy58N
Bgc]t _`\!+qGq 2. 设计和建模流程 k B]`py!
3jxC}xz)
C-c'"FHq MBA?, |9Q# 3. 在不同的系统中光栅的交换 <6 Rec^QF
xWzybuLp
iVZ}+Ct<"