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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T!Tiu gc9R;B1 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 LQ jbEYp M|WBJ'#x0 单光栅分析
|A8@r& −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。
D 2X_Yv −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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m`/Nl< 系统内的光栅建模
S<tw5!tJ ?sf<cFF −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
Cn{Hk)6 −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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VdLoi\-/L a=iupXre9 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。
JVZ-nHf(9 E}@C4pS 3. 系统中的光栅对准 6':iW~iI a.Ho>(V/4 %;PpwI 安装光栅堆栈
'7Gv_G_ −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)。
qJhsMo2IH −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
t" .Ytz> 堆栈方向
/*K2i5&X −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
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_BczR:D* s]arNaaA /^.|m3 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)。
2w 2Bc+#o - 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
6Sr]<I +: - 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。
1F@k9[d~ @~3--
W(, j2pU .tngN<f h>N}M}8 横向位置
);5o13h2 −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。
'xwCeZcg −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。
64s;EC −光栅的横向位置可通过一下选项调节
&m5zd$6 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
([>ecS@eO 通过组件定位选项。
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']_2@<XW) 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 }3pM,. Q;M\fBQO}& 5KCB^`|b>t 单光栅分析
zLI0RI.Pe - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
;nY#/%f 系统内的光栅建模
Sj9fq* - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。
>Vuvbo - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。
m,l/=M - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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1b,a3w(:1 3DU1c?M: 5. 光栅级次通道选择 .Y)[c.,j baxZ>KNi }X(&QZ7i` 方向
91-bz^=xO - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
/d`"WK, 衍射级次选择
rzjVUPdnh - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
'ofj1%c - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。
zWsr|= [ 备注
OM*_%UF - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
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FDHW'OP4 96=<phcwN[ 6. 光栅的角度响应 *$f=`sj Kxe\H'rR Nw;qJ58@ 衍射特性的相关性
h2l;xt - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
X{9^$/XsJ - 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。
SI (f&T( - 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)
/{M<FVXK+| - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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,75) KA3U W 示例#1:光栅物体的成像 \pmS*Dt qi-XNB`b 1. 摘要 m[DQ;`Y
_Q V=3UWP
B2`S0 H }
ueFy<F 9zaNfs R@e'=z[%1 H]TdW;ZbZ 2. 光栅配置与对准 @gUp9ZwtH m</m9h8
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eP 3%WB?kc 3. 光栅级次通道的选择 LoF/45|-<
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Pt]>AW;i WBe0^=x 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 iP:i6U] SZ` 7t=I2 1. 光栅配置和对准 $l.*;h *
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@^B C@M-_Ud>Q V&Y`?Edc 2. 基底处理 n@p]v*
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R2bq hSlF fN vQ.; 3. 谐振波导光栅的角响应 awLvLkQb{
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U,GSWMI/K Cq5.gkS< 4. 谐振波导光栅的角响应 h>Kx
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`sjY#Ua< !$I~3_c 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ];bRRBEU _~FfG!H ^X 1. 用于超短脉冲的光栅 DP_b9o
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"1o{mvCkR *)^6'4= 2. 设计和建模流程 7UTfafOGX
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A|biOz f \&X$g 3. 在不同的系统中光栅的交换 nnlj#
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