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。
%[;<'s5e~ Oj~k 1+*
G8f7N;D \>1M? 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 R0-ARq#0< i1 C]bUXA 单光栅分析
]!0 BMZmf −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。
c$@,*c
0n −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。
z[] AH#h <N+l"Re#]
OjyS
?YY)b 系统内的光栅建模
29x
"E$e v>7t J[s −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
?jz{fU −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。
?AYI 9`-ofwr'|
z[IG+2 _ 4Hf?m7z 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。
&!KJrQ Y13IrCA2 3. 系统中的光栅对准 *!'00fv +~8/7V22 wp.'M?6`L 安装光栅堆栈
ra$_#HY −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
F#Z]Xq0r −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
g)u2 堆栈方向
o NJ/AT −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
lT1*e(I HgduH::\#
ft:/-$&H an0@EkZ bZ )3{ 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)。
6Q>:g"_ - 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
.:l78>f - 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。
<J[*~v%( t~,!a? S7
Hagj^8 z4H!b+ h`&mW w 横向位置
9FH=Jp −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。
G4=%<+ −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。
N[dhNK" −光栅的横向位置可通过一下选项调节
kf&id/|
在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
/rKrnxw 通过组件定位选项。
tv\P$|LV`8 $].< /
C0KP,JS& 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 |hOqz2| |F9/7 z\5+ m'z <d 单光栅分析
&$< S1 - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
p.8G]pS 系统内的光栅建模
B7N?"'$i - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。
~`8`kk8 - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。
(p^q3\ - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
;t[<! 7&|fD{:4U
l.>QO ; ,B!u* 5. 光栅级次通道选择 QP[w{T lZ/Yp~2S Q9FY.KUM 方向
b`18y cVME - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
c1jgBty 衍射级次选择
)v0m7Lv#/ - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
LT:KZ|U9 - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。
O_KL#xo 备注
wzP>Cq - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
0'RSl~QvqS o5. q
*hFT,1WE=+ 1w1(FpQO. 6. 光栅的角度响应 oy/#,R_n% l,,5OZw U2@?!B[\d` 衍射特性的相关性
H[!by)H - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
>E[cl\5$E - 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。
=(.HO:# - 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)
g%[lUxL - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
TpZ)v.w~l7 J"I{0>@
fu\M2"e ]7c715@ 示例#1:光栅物体的成像 ? 0nbvV5v7 )6IO)P/Q~ 1. 摘要 NWv1g{M
LGRX@nF#
Jr
9\j3J{ pPeS4$Y "aAzG+NM ix*n<lCoC xNE<$Bz 2. 光栅配置与对准 uK3,V0 yz 0j_`7<,:
u@[D*c1!H
0alm/or
dJ:EXVU
&kYg
>X <EJ}9`t 3. 光栅级次通道的选择 krI<'m;a
v\0[B jhL?
{ p1#H` kCLz@9>FQ 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 oT%~)g NR^z!+oSR 1. 光栅配置和对准 nOp\43no
qZCA16
?IGT !' !NjC+ps] Y2QlK1.8V ^hRos 2. 基底处理 56d,Sk)
5Y_)%u
:hCp@{ cZ%weQa#N) 3. 谐振波导光栅的角响应 ()=
UR:cBr
GC~Tf rf=r jrZM 4. 谐振波导光栅的角响应 ^szCf|SM
5e6]v2 k
|SQ5 Sb YRAWylm 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 kd9hz-* 28>gAz.# 1. 用于超短脉冲的光栅 /\_0daUx
^MKvZ DOP
(9{)4[3MAG
31Y+bxQ
ja#E}`wC4
=|
%:d:r RU>T?2 2. 设计和建模流程 `N]!-=o
<Gr{h>b
K
p~x ~OAS T 3. 在不同的系统中光栅的交换 1|q$Wn:*
oV&AJ=|\
A8dIL5