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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NU3s^ 8\( jGDuKb@: 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 7K24sHw;% i~{ 0>"9 单光栅分析
'lgS;ItpKu −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。
\?$kpV −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。
80LN(0?x E/C3t2@-
I\=&v^] 系统内的光栅建模
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−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
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gzB^> −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。
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GP=bp_L x!fRT.,} 两种建模方法通常可以一起使用,如先
优化光栅
结构本身,然后将其插入系统。
]ia{N uAV-wc 3. 系统中的光栅对准 KN.WTaO m3`J9f,c/ dF+:9iiAm 安装光栅堆栈
i MF-TR −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
2&2t8.< −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
0w6"p>s>c 堆栈方向
|1m2h]];Q −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
=qww|B92 &[[Hfs2:-]
GOX2'N\h^ !PEP`wEKdp L ?S#3@Pa 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
G=m18Bv{ - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向
9Hs5uBe - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。
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y+M9{[ i/O Bv^5L>JZ/ BBj>ML\X 横向位置
bD V/$@p −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。
piAFxS<6 −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。
W<Asr@ −光栅的横向位置可通过一下选项调节
wU&vkb)k 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
B\quXE) 通过组件定位选项。
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+<sv/gEt 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ,UW!?}@ 6FEIQ#`{ D3C3_
@* 单光栅分析
!Gh*Vtd8- - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
p9~$}!ua 系统内的光栅建模
gO_d!x* - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。
m@g9+7 - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。
p ^ )iC&*0 - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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ZP"Xn/L .-cx9& 5. 光栅级次通道选择 d{(NeT s uX+ YH 1raq;^e9 方向
_i2k$Nr - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
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/qu J 衍射级次选择
0W]vK$\F* - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
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OX` - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。
??,/85lM 备注
J,t`ilT - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
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8]xYE19= i?'|}tK 6. 光栅的角度响应 ;AJ6I*O@+ 8l
>Xbz nc.:Wm6Mj 衍射特性的相关性
oGz5ZDa# - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
Qv1cf - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。
qR9!DQc' - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间)
@8lT*O2j - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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a[NR%Xq wfQImCZ>l 示例#1:光栅物体的成像 &|fWtl;43 h<bCm`qj 1. 摘要 yMJ(Sf
4,?WNPqo
SL?YU(a ricL.[v9S il$eO 7 =JN{j2xY 'j\mz5#s 2. 光栅配置与对准 =!IoL7x pg{cZ1/
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d^d+8R ,n&Lp 3. 光栅级次通道的选择 +IG=|X
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O6Y1*XTmH6 L#\5)mO.v 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 =-/sB>-C OuyO_DSI 1. 光栅配置和对准 S%jFH4#
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X}`39r. :jFZz% x@tI X~Hm.qIR 2. 基底处理 3;3 cTXR?=
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4K{ 6_>(9&g`zV 3. 谐振波导光栅的角响应 VXl|AA<OG
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me$nP}%C& m|Sf'5fK 4. 谐振波导光栅的角响应 RM>A9nv$\
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#dQFs]:F 5 hW#BB 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 A[uB)wWsn }4kQu#0o") 1. 用于超短脉冲的光栅 P 2)/!+`a
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Hp[i8PJ ,JfP$HJ 2. 设计和建模流程 ~/rKKc
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}yw>d\] f JH*fxG 3. 在不同的系统中光栅的交换 ]d.e(yCuE
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