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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36154*q OAu?F}O 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 E?o1&(2p #2thg{5 单光栅分析
TbqED\5@9w −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。
p$XL|1G*?H −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。
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}yup`R 系统内的光栅建模
zPp?D_t ?lJm}0> −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
#/NZ0IbHk −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。
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Rv+S
\$Xo5f< e&G!5kz! 两种建模方法通常可以一起使用,如先
优化光栅
结构本身,然后将其插入系统。
`+[e]dH PN ,pEk| 3. 系统中的光栅对准 b
!FX]d1~k WQ/H8rOs =v-BzF15 安装光栅堆栈
e_Na_l] −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
@!0@f'}e −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
3fJGJW!zu 堆栈方向
7mipj] −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
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h:iK; 29DYL bmT_tNz 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
99%oY - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向
q@K;u[zFK - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。
8<UD#i@:C F-?K]t#
aZt5/|B }W{rDc kv ezRhSN? 横向位置
~|e?@3_G −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。
V!#+Ti/w4 −例如,
激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。
.i[rd4MCK −光栅的横向位置可通过一下选项调节
J0BA@jH5 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
m6J7)Wp 通过组件定位选项。
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zr~hGhfq 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 +cQGX5 K q_eGY&M \M~M 单光栅分析
H!Gsu$C - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
4.|-?qG 系统内的光栅建模
4G`7]< - 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。
]-d:wEj - 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。
CL{R.OA - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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XQAdb"` f/t1@d! 5. 光栅级次通道选择 &WN#HI."] [MfKBlA Q2sX7
cE 方向
N*6Y5[g!\ - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
ea-NqdGs;m 衍射级次选择
<rd7<@>5D - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
\ .HX7v - 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。
VT1Nd 备注
t2Dx$vT*& - 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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`6:;*#jO, K7 >Z)21 6. 光栅的角度响应 <Z%iP{ fx@Hd!nO~" *sI`+4h[ 衍射特性的相关性
C%8nr8po - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
J
[}8&sn - 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。
.a._WZF - 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)
X]6Hgz66 - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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>SO !{ 5 _X|U*+5 示例#1:光栅物体的成像 &9bsTm ?o'!(3`L 1. 摘要 lWj{pyZ
1 FTxbw@
q]F2bo Kn~f$1 &|( 'z\k ~ _C[~- )-$Od2u2c 2. 光栅配置与对准 \tf \fa # Vz9j
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vt0XCUnK ;ru=z@ 3. 光栅级次通道的选择 llVm[7
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NoS|lT {qO[93yg)/ 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 _@I<H\^ ,$irJz F 1. 光栅配置和对准 4QbD DvRQ^
*nUD6(@g
lUWX[, (.~#bl pyA;%vJn {E*dDv 2. 基底处理 @[{9B6NlV
b#;%TbDF
r\J"|{)e 5~&9/ALk5 3. 谐振波导光栅的角响应 ;Z]i$Vi_r
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7b7~D +b WW33ZJ 4. 谐振波导光栅的角响应 -a:+ h\K
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},9Hq~TA \9Nd"E[B 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 (V2~txMh wZ7Opm<nt 1. 用于超短脉冲的光栅 c#'t][Ii
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*x[ZN\$`Y 'Rbv3U 2. 设计和建模流程 $ M?VJ\8
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wLn,x;;< F_>OpT 3. 在不同的系统中光栅的交换 ) #G5XS+)
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