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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?A~=.u@[d >FJK$>[1:p 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +n)bWB% SR`A]EC(V 单光栅分析
rrq7UJ; −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。
&Aym@G|k? −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。
AP8J28I 54/ZGaonz
>h~>7i(A 系统内的光栅建模
j&b<YPZ $Rn9*OKr −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
OAEa+V −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。
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&vIj(e9Y v&7x ~!O 两种建模方法通常可以一起使用,如先
优化光栅
结构本身,然后将其插入系统。
XpA|<s F!2VTPm9z 3. 系统中的光栅对准 JeAyT48!M 3$BO=hI/- (a~V<v" 安装光栅堆栈
F5M{`:/ −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)。
]BTISaL-R −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
R;uP^ 堆栈方向
?,C'\8' −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
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Ye^xV,U@ m`b:#z NH1ak(zHW 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)。
IxY!.d_s|~ - 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
A2Iqn5 - 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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Mt :K(+ KN( faZc18M^1 横向位置
@[n%q.|VB −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。
D2io3Lo$ov −例如,
激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。
B74]hgK −光栅的横向位置可通过一下选项调节
?3i<^@? 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
GB>T3l" 通过组件定位选项。
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k\ZU%"^J 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 -cUw} "\M3||.! =S\pI 单光栅分析
u:,B&}j - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
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2 系统内的光栅建模
_cJ\A0h^ - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。
Ev48|X6 - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。
Cio(Ptt: - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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W=,]#Z+M;
C4|79UG>s j'UWgwB 5. 光栅级次通道选择 !{ORFd CZ(fP86e Tcq@Q$H 方向
&*~_ "WyU - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
\x"BgLSE 衍射级次选择
<S0gIg`) - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
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SCz - 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。
,~NJ}4wP 备注
'/Xm%S - 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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G52z5-=v Wa%p+(\<uB 6. 光栅的角度响应 -?ebkHe 6{ pg^K Pa ^_s 衍射特性的相关性
t\\<+^[% - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
IN"6=2: - 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。
rwAycW7 - 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)
?nf4K/IjZ! - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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m .^WSy KU_""T 示例#1:光栅物体的成像 B>
zQ[e@t u/5)Yx+5_ 1. 摘要 PxJvE*6^H
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*,wW-8 '8|joj>G= CW~c<," 0Rh*SoYrC dewN\ 2. 光栅配置与对准 8ya|eJ]/L %v]-:5g'|
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Y,X0x- eak+8URo 3. 光栅级次通道的选择 g=S|lVQm
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]?hlpL @Sz7*p 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 t},71Ry <z{,@Z} 1. 光栅配置和对准 0Y*Ag,S
Kuh)3/7
05;J7T<
iD:TKB_r kfy|3KA3m ;7g~4Uv4} 2. 基底处理 >):>Pz%U
FX/f0C3CK
e]smnf 3n1 >+8 3. 谐振波导光栅的角响应 V"|j Dnn5
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Z]^O=kX7k +\MGlsMK@. 4. 谐振波导光栅的角响应 'tq4-11xB
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aX35^K / 7]8apei| 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Br"K{g? 2QV|NQSl 1. 用于超短脉冲的光栅 +K"d\<
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DgC;1U' (Bu-o((N@0 2. 设计和建模流程 AM4
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M!=/ 3. 在不同的系统中光栅的交换 7By&cdl
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