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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。 >YW>=5_ T-@pTJ !K9 mA."*)8VNg 226s:\d 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 G'epsD,.bX jn7}jWA 单光栅分析 /}VQzF −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。 i" )_M|
−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。 J8%|Gd0#4 xvkof
'Q) }iC~B} 系统内的光栅建模 wiVQMgi` F>M$|Sc2 −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 JC#@sJ4az) −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 VgdkCdWRm_
%pt$S~j DYl^6] 70NHU;&N 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。 Z 0:2x(x9 lfA
BF 3. 系统中的光栅对准 J.&q[ D;L :a`Y B -KOf 安装光栅堆栈 =j{jylC −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)。 ) &9=)G −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 \(CW?9) 堆栈方向 ^"Y'zIL −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 !G,$:t1-=V R',w~1RV' epL[PL} c,qCZ-.Sg W>~%6K>p 安装光栅堆栈 v Y\O=TZT - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 WU4i-@Bm8 - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 !$?@;}= 堆栈方向 D6]$P%t9 - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 GlZ9k-ZRF - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 ~Qsj)9 lEDHx[q Dmi;# WY >(CoXSV5 S3'g(+S 横向位置 Fs|;>Up0 −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。 kziBHis! −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。 [w/t −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ]Yu+M3Fq 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 -FR ;: 通过组件定位选项。 vw]nqS~N D5>~'N3b i6CYD 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 WK}+f4tdW[ 2P
?Iu& qtN29[x 单光栅分析 !S!03| - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 @,&m`qzd+ 系统内的光栅建模 -],?kP - 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。 Q75^7Ga_ - 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。 aTm.10{^ - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 j*u9+. W~F/ZrT3A =.oWg uzu N^]>R:Stu 5. 光栅级次通道选择 Q$0%~`t ]M(f^ "T
u[n\8 方向 ->&VbR) - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 1$VI\} 衍射级次选择 /A.i5=k - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 E`n`#=xKR - 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。 Pu*HZW3l 备注 k#5e:VOb - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 p.] .M"A Oc9>F\]_m d`<^+p)oy 25n(&NV 6. 光栅的角度响应 SWsv, *.c9$`s 1GE%5 衍射特性的相关性 Ti|++oC/& - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 zZc@;S# - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 T;r];Y(b* - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) !# :$u= - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ENWB|@B by]|O d 4\E So*Wk " 示例#1:光栅物体的成像 7 eQoc2X2 N8YBu/ 1. 摘要 s]vJUC,s ,."(Gp *\:_o5o%[T >^f)|0dn)E → 查看完整应用使用案例 F2`htM@, Ru^ ONw" 2. 光栅配置与对准 s!/holu JX/4=.. vZeYp @Du}
EKd3$(^ o+_/)c -Bo~"q 3. 光栅级次通道的选择 d6@jEa- 9X$#x90 Ym.l@( 7{^4 x#NO 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 dHq )vs,L '<&EPUO 1. 光栅配置和对准 "-QRkif u:uSsAn0$ g{W6a2 $JhZ'Z → 查看完整应用使用案例 TjUZv 1(L ('**nP
2. 基底处理 45)ogg2 %g0z)J @nx}6?p\, ~1=.?Ho 3. 谐振波导光栅的角响应 g{v5mly sUbz)BS#. C~KWH@ {yHB2=nI 4. 谐振波导光栅的角响应 P~\a)Szy V%BJNJ [-E{}FL| c+8>EU AW 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 "y~muE:. 5X `w&(]m 1. 用于超短脉冲的光栅 ,qe]fo > G9i)nWr I mPu} 8|5Gv → 查看完整应用使用案例 {1Ju}=69 FDVI>HK @ 2. 设计和建模流程 \ W
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;US 3. 在不同的系统中光栅的交换 f@!
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