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。
A(mU,^ -
T,;Fr'
L//Z\xr| 7J]tc1-re 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 (o1*7_]e m q`EMOH 单光栅分析
6BihZ|H04 −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。
; J~NfL −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。
zUM;Qwl Bf;dp`(/
k;w1y( 系统内的光栅建模
wjF/c oyBBW?m −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
<|NP!eMsw8 −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。
?*~W &i8AB{OU
t%e}'?#^ 2Y)3Ue 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。
/RuGh8qzP 8I)66 3. 系统中的光栅对准 `/:ZB6 O!}TZfC Fg)Iw<7_2 安装光栅堆栈
JpEE'#r| −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)。
Vf#X[$pc/ −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
{$,e@nn 堆栈方向
Wc4F'}s −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
1MH[-=[Q ty|E[Ez1
{(@M0? .(OFYK< c(.2D 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)。
c
rPEr - 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
05mjV6j7m - 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。
>(s)S[\ N/QTf1$
vT V'D&x2 Y
'&&1R EELS-qA 横向位置
{
as#lHn −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。
*p}b_A}D −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。
@vdBA hXk −光栅的横向位置可通过一下选项调节
gwDQ@ 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
)<bgZ, v 通过组件定位选项。
)-q#hY &FF%VUfQJ
V&U1WV/ 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 XBE+O7 =*7K_M& q~68)D( 单光栅分析
V9*Z - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
t{#Btd 系统内的光栅建模
'M>QA"*48E - 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。
`iYiAc - 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。
F.2<G.9 - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
<R)%K); ~0"(C#l9
@: u> q(sEN!^L` 5. 光栅级次通道选择
n4; Q>Rjv.1 G+2!+N\P 方向
kH'LG! O - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
(- `h8M 衍射级次选择
A)9OkLrc - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
r(;sX - 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。
f%fD>a 备注
lXH?* - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
?.tnaE xE.K
$VOSd<87 Y5nj _xQJL 6. 光栅的角度响应 \c1u$'| v E9e|+$ N>kY$ *
衍射特性的相关性
b&[bfM< - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
a *?bnw? - 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。
Fk(nf9M% - 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)
:.8@ xVH - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
VfWU-lJ G?`{OW3:_
iNj*Gj v_M-:e3` 示例#1:光栅物体的成像 }LK +w+h~ T1,Nb>gBq^ 1. 摘要 En01LrC?
c>I(6$
:;Z?2P5i 9e5XS\ PkM]jbLe8 I'6wh+ L=g(w$H 2. 光栅配置与对准 t&5N{C: {A<pb{<u
{}gx;v)
%gBulvg
kAc8[Hn
D,R"P }G l9Xz,H 3. 光栅级次通道的选择 R( 2,1f=d
vndD#/lXq
;iA6[uz tqok.h 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 >|j8j:S[ vs=8x\W 1. 光栅配置和对准 ~9Xs=S!
w3hG\2)[HS
b}&2j3-n, LDX>S*cL Hs9; &C || p>O 2. 基底处理 MS Qz,nn
4Nylc.2mi
~F)[H'$A +K2p2Dw(k 3. 谐振波导光栅的角响应 dd?ZQ:n
`1xJ1z#
_;zIH5 H +"yt/9AO 4. 谐振波导光栅的角响应 |.]g&m)y^h
YRU1^=v
PiL[&_8g PxAUsY 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Nbyc,a[o {tKi8O^Rb 1. 用于超短脉冲的光栅 N6R0$Br
&$H7vdWNy
a ]b%v9
v%
c-El%
P<E!ix
V;N'?Gu F/
si =% 2. 设计和建模流程 w *Txc}
.&Ik(792Z&
a_V.mu6h6p c.?+rcnq 3. 在不同的系统中光栅的交换 |g`:K0BI
+$CO
[TaYNc!\