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1. 摘要 )F*;7]f MWTzJGRT 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。 W:
R2e2 vncLB&@7
Q{-T;T Qau\6p>^ 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 &v9*D`7L uv,&/,;S 单光栅分析 "=8= G −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。 uU_lC5A| −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。 hDBVL" P(AcDG6K whFaL}2C 系统内的光栅建模 0}v_usP _voU^- −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 sg0HYb%_E −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。 (#,0\ea{x 6WUP#c@{ ${ fJ] |hGi8 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。 xg*)o* ? Q|T9tc-> 3. 系统中的光栅对准 2smQD8t %4 9^S& (NB\wJg
$ 安装光栅堆栈 ROH 2KSt −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)。 uRIa
Nwohv −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ^q{=mf` 堆栈方向 U4PnQ
K, −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 luLt~A3H$ 2x3%*r$
Z'/sZ3Q} +7%}SV 2) R/5@*mv{ 安装光栅堆栈 :x*#RnRr. - 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)。 &.D#OnRh9 - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 .] gY{_|x 堆栈方向 ]&;M78^6 - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Iq/V[v - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 lxSCN6 )GgO=J:o
bSbUf%LKt WBOebv )o51QgPy 横向位置 EGD&/%aC −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。 (zv)cw% −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。 CEOD$nYc −光栅的横向位置可通过一下选项调节 RxUABF8b 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 JIJ79HB 通过组件定位选项。 )2lzPK t BZUA/;Hz &
\~ACWF7l 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Ic!8$NhRS bi=IIVlH fG{ 9doUD 单光栅分析 vBRW5@ - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 TOUP.,f/! 系统内的光栅建模 )cF1?2 - 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。 Wu:@+~J.h - 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`3Mev - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 .WeP]dX%:f Zcq4?-&
v8PH(d2{@ c+_F}2)
5. 光栅级次通道选择 V(/=0H/ F zLeId83> vbn'CY]QU 方向 /d/Quro - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 >%PPp.R 衍射级次选择 Z,x9 { - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 Po+tk5}''5 - 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。 z'9Mg]&> 备注 ga#Yd}G^~3 - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 utJz e fD>0
"?[7oI}c& E\ 'X|/$a 6. 光栅的角度响应 BAQ;.N4 IQ9jTkW l [>pqf 衍射特性的相关性 {1jywb
} - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 q^.\8zFf - 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。 ZJ|@^^GcL - 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) -4}I02 - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Z
T5p xUG:x4Gz+
":o1g5? -_>g=a@& 示例#1:光栅物体的成像 $1(FN+ Mb Q<e`0cu|p 1. 摘要 OP-%t\sj> 1.5lJ:[G
.x^`y2'U guD?~-Q → 查看完整应用使用案例 <;?&<qMo,P Xc^7 2. 光栅配置与对准 =XT'D@q~W A{7N#-h_ ^edg@fp ji &*0GJQ
<_|H]^o YBX7WZCR d\cwUXf
J 3. 光栅级次通道的选择 /)ubyl]^p Z_^v#FJ'l
Nr#Y]9nA )~](qLSl 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 B1& |