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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W+Q^u7K %urd;h D 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Y?v{V>;*A ?>s[B7wMp 单光栅分析
6^e}^~| −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。
`n?Rxhkwp −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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系统内的光栅建模
+3F%soum95 `Kbf]"4q −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
dym K @ −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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43?uTnX/ ,GF]+nI89 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。
Ge7Uety Vbv)C3ezD 3. 系统中的光栅对准 HA74s':FN
*7o@HBbF p""\uG' 安装光栅堆栈
i__f%j`!W −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)。
t0_4jVt −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
YeS5%?Fk 堆栈方向
7!dj&? −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
R} X"di G=/^]E
Ggry,3X3 kvG.?^ v $5:I~-mx 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
:s*t\09V7 - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向
3i1TBhs6 - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。
#&X5Di[A X-*LA*xbN
6UI6E)g N[A9J7}_R #mYe@[p@ 横向位置
a+RUSz;DL −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。
,_TE@]!$ −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。
C8W_f( i~ −光栅的横向位置可通过一下选项调节
1~Z
在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
,FwpHs $A 通过组件定位选项。
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tOX-vQ 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 _Q 'f^Kj gO{$p q} *zQhTYY 单光栅分析
OLo?=1&;; - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
ZUD{V 系统内的光栅建模
~)F_FS - 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。
7K ~)7U - 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。
*{,}pK2* - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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k[)/,1 =YIosmr 5. 光栅级次通道选择 pedyWA> \H&;.??W Lr9E02 方向
k!bG![Ie| - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
I@5$ <SN 衍射级次选择
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SE!E7 - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
bI^F( - 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。
cc3/XBo 备注
n0G@BE1Y= - 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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1_TniR3z1 Vw3=jIQN:! 6. 光栅的角度响应 F|cli
< 2I|lY>Z EEMRy 衍射特性的相关性
@-Y,9mM - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
re,}}' - 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。
9R">l5u - 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)
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?N - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
0dQ\Y]b ~T/tk?:8Vi
r&ys?@+G &-w. rF@ 示例#1:光栅物体的成像 <2fy(9y kGL3*x 1. 摘要 r i)`e
pFV~1W:
qu^~K.I" a_]l?t \%9QE Q5l+- u/NcX 2. 光栅配置与对准 p>f?Rw_ of
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[>U2!4=$M ~]`U)Aw 3. 光栅级次通道的选择 -PU.Uw]
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(Q&O'ng1 d'H gek{T 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ZD7qw*3+ ,b5vnW\ 1. 光栅配置和对准 N7KG_o%
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=q|//*t2 )=bW\=[8 K r<UPr yqtaQ0F~ 2. 基底处理 ];5Auh0o
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' 5sj$XA?5 3. 谐振波导光栅的角响应 yW\kmv.O
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G 4. 谐振波导光栅的角响应 RTDplv; ]
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cct/mX2&~ SSyARR+;c 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Zz]/4 4t G:wO1f6 1. 用于超短脉冲的光栅
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ZR"qrCSw`
vlipB}
tA,J~|+f: *~*"p)`< 2. 设计和建模流程 ?Iij[CbU
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`s3:Vsv4 la4%Vqwgu 3. 在不同的系统中光栅的交换 2- (}=N
g6S-vSX,
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