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Zemax软件中模拟激光分束器

作者:维尔克斯  时间:2022-8-9 11:22:02

本文介绍Zemax中的激光分束器在建模。利用zemax软件,我们可以对光路进行设计模拟,便于实验研究。对于衍射分束器,我们也可以用zemax设计,如下为一个3×3的二维分束器,型号为以色列holoorMS-443-U-Y-A。该型号全角0.04°,波长355nm。下图为透镜编辑器,非序列模式,本文主要介绍该模式中一些重要参数。


一、编辑器中的光栅周期

1.1. 线/μm

如图所示,在透镜编辑器中线/μm0,而在光栅设置中使用了0.00098425(符合设计值),是否有问题?

答案是否,在Zemax中我们可以不考虑编辑器中的线/um。因为如果在表面属性和衍射设置中使用 "Split by DLL function"zemax就不会考虑透镜编辑器中的这个值。衍射级次是直接从衍射设置中提取的,起始级次为-1,停止级次为+1。在衍射设置中的线/um,这个数值我们要用理论数值,而在编辑器中,我们可以使用任何数值,它不会影响光线的性能或光线追迹。但是,为了避免软件出现问题,我们建议在编辑器中使用与衍射属性设置中相同的值。


1.2. 衍射级

如图所示,MS-443使用的级次是-1,0,1级,在衍射设置中我们选择了起始级次为-1,停止级次为+1,在透镜编辑器中衍射级为0,如何解释?

在该型号中,由于零级为中心级次,所以在透镜编辑器中这个数值我们通常用中心级次,所以写0。而衍射级次是从衍射设置中提取的,那么我们设置起始级次为-1,停止级次为+1


二、编辑器中的厚度

如图所示,序列和非序列模式里都有厚度这个参数,且数值不同,那有什么区别呢?Z位置是否是光栅调制深度?


首先,Z位置不是调制深度,调制深度是光栅的刻蚀深度。Zemax中的二维分束器是由2个一维分束器表示的(第一个相对于第二个旋转90度),理论上两个正交光栅在同一个平面,距离应该是0,但为了避免软件问题,这个数值必须大于调制深度。所以它可以是0.1mm或更大,这个值不是很重要,因为它不是一个真实的值(只是用于避免软件问题)。

最重要的是2个正交光栅中,我们需要给光栅插入一个小的厚度(如0.1毫米),以避免软件问题和错误。所以这里的0.1mm它只是2个正交光栅之间的距离。

其次关于厚度0.1mm和厚度0.3mm:在序列模式下(第二张图),在表面2有一个厚度为3毫米的熔融石英表面,是镜片的厚度。而在序列模式和非序列模式之间的转换中,这个表面没有被插入,该转换是从3毫米厚度的表面之后开始,所以可以看到第一张图中并没有3mm这个厚度。但是这一点并不关键,我们可以在非序列模式中的光栅表面之前添加一个厚度为3毫米的熔融石英,也可以不加,并无影响。

因此,3mm0.1mm不是相互矛盾的。3mm2个光栅之前的厚度,而0.1mm2个光栅表面之间的距离。


三、多重结构编辑中的级次

在衍射光栅表面的 "衍射属性设置 "中,通过使用起始级次-1,停止级次+1(使用的级次是-10+1),所有的级次都可以使用。因为我们使用了2个衍射光栅表面,所以会产生9个级次,具体的参数设计如表所示。


四、探测器中的点阵数据

在探测器中,我们可以看到许多参数,这些参数的解释如下:

在非序列模式中,模拟是基于光线追踪(几何光学),所以光斑的直径跟真实直径是不同的,因为它忽略了物理光斑的直径。

RMS spot X是X轴上的半阵列尺寸,RMS spot YY轴上的半阵列尺寸,RMS spot radius是对角线上的半阵列尺寸。

关于点阵的大小,可以通过探测器上看到光斑的峰与峰之间的距离来判断。

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