1. 摘要
光柵是當(dāng)前光學(xué)中最常用的衍射光學(xué)元件。如今已常用于復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)，與其他組件協(xié)同作用。因此，迫切需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的光柵進(jìn)行分析，從而評(píng)估系統(tǒng)的性能。我們將通過實(shí)例說明如何在VirtualLab Fusion對(duì)系統(tǒng)中的光柵建模。并將對(duì)光柵的對(duì)準(zhǔn)、光柵級(jí)次通道設(shè)置以及光柵角度響應(yīng)等問題進(jìn)行討論。
2. VirtualLab Fusion中的光柵建模——概述
單光柵分析
−通過主窗口“光柵”菜單，可以進(jìn)入僅針對(duì)光柵的特殊評(píng)估環(huán)境。
−它有助于分析和可視化光柵的衍射特性，例如衍射角度和效率。
系統(tǒng)內(nèi)的光柵建模
−在常規(guī)光學(xué)設(shè)置中，可以將光柵組件插入系統(tǒng)的任何位置。
−這樣可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的光柵進(jìn)行建模，從而在考慮光柵可能產(chǎn)生的影響的情況下評(píng)估系統(tǒng)性能。
兩種建模方法通�？梢砸黄鹗褂�，如先優(yōu)化光柵結(jié)構(gòu)本身，然后將其插入系統(tǒng)。
3. 系統(tǒng)中的光柵對(duì)準(zhǔn)
安裝光柵堆棧
−為了描述系統(tǒng)內(nèi)的光柵，光柵堆棧始終固定在參考表面上（僅平面）。
−參考面在3D系統(tǒng)視圖中可視化，并有助于對(duì)齊光柵。
堆棧方向
−可以在參考表面的正面或背面安裝光柵堆棧
安裝光柵堆棧
- 為了描述系統(tǒng)內(nèi)的光柵，光柵堆棧始終固定在參考表面上（僅平面）。
- 參考面在3D系統(tǒng)視圖中可視化，并有助于對(duì)齊光柵。
堆棧方向
- 可以在參考表面的正面或背面安裝光柵堆棧。
- 更改此選項(xiàng)時(shí)，必須注意嵌入介質(zhì)設(shè)置。
橫向位置
−對(duì)系統(tǒng)中的一般場(chǎng)與光柵的相互作用進(jìn)行建模時(shí)，必須考慮光柵的橫向位置。
−例如，激光束（緊密地）聚焦在線性光柵的帶狀結(jié)構(gòu)或者氣隙上，效果可能會(huì)大不相同。
−光柵的橫向位置可通過一下選項(xiàng)調(diào)節(jié)
在堆棧設(shè)置中（不同光柵選項(xiàng)可能有所不同）或
通過組件定位選項(xiàng)。
4. 基底、菲涅耳損耗和衍射角的處理
單光柵分析
- 通常，衍射效率的計(jì)算通常忽略基底的影響。
系統(tǒng)內(nèi)的光柵建模
- 但是，任何現(xiàn)實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)都放置在基底上，使用平面組件及它們之間的自由空間對(duì)其進(jìn)行建模。
- 平面建�？紤]了菲涅耳損耗，但不與光柵疊層的FMM計(jì)算耦合。
- 它還有助于處理不同介質(zhì)中的衍射角。
5. 光柵級(jí)次通道選擇
方向
- 輸入場(chǎng)可從正面或背面照射光柵，并可反射或透射。
衍射級(jí)次選擇
- 對(duì)于方向組合，可能會(huì)有多個(gè)衍射級(jí)。
- 并非總是需要考慮所有衍射級(jí)，建議僅使用感興趣的衍射級(jí)。
備注
- 在FMM計(jì)算中，光柵級(jí)次通道的選擇對(duì)衍射級(jí)次數(shù)沒有影響
6. 光柵的角度響應(yīng)
衍射特性的相關(guān)性
- 對(duì)于給定的光柵，其衍射特性與入射場(chǎng)相關(guān)。
- 對(duì)于不同的波長(zhǎng)/偏振，衍射效率也不同，并且對(duì)于不同的入射角，衍射效率也不相同。
- 為了解決與角度有關(guān)的衍射行為，可能需要指定k域中的采樣點(diǎn)（等效于角度空間）
- 對(duì)于給定的輸入場(chǎng)，VirtualLab Fusion自動(dòng)確定角度范圍。
示例＃1：光柵物體的成像
2. 光柵配置與對(duì)準(zhǔn)
3. 光柵級(jí)次通道的選擇
示例2：波導(dǎo)諧振光柵的角靈敏度測(cè)試
2. 基底處理
3. 諧振波導(dǎo)光柵的角響應(yīng)
4. 諧振波導(dǎo)光柵的角響應(yīng)
示例3：超短脈沖系統(tǒng)中偏振無(wú)關(guān)光柵的設(shè)計(jì)及其用法
2. 設(shè)計(jì)和建模流程
3. 在不同的系統(tǒng)中光柵的交換
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