使用zemax軟件用于holoor激光分束器的建模

時間：2022-09-06

本文介紹Zemax中的激光分束器在建模。利用zemax軟件，我們可以對光路進行設(shè)計模擬，便于實驗研究。對于衍射分束器，我們也可以用zemax設(shè)計，如下為一個3×3的二維分束器，型號為以色列holoor的MS-443-U-Y-A。該型號全角0.04°，波長355nm。下圖為透鏡編輯器，非序列模式，本文主要介紹該模式中一些重要參數(shù)。

一、編輯器中的光柵周期

1.1. 線/μm

如圖所示，在透鏡編輯器中線/μm為0，而在光柵設(shè)置中使用了0.00098425（符合設(shè)計值），是否有問題？

答案是否，在Zemax中我們可以不考慮編輯器中的線/um。因為如果在表面屬性和衍射設(shè)置中使用 "Split by DLL function"，zemax就不會考慮透鏡編輯器中的這個值。衍射級次是直接從衍射設(shè)置中提取的，起始級次為-1，停止級次為+1。在衍射設(shè)置中的線/um，這個數(shù)值我們要用理論數(shù)值，而在編輯器中，我們可以使用任何數(shù)值，它不會影響光線的性能或光線追跡。但是，為了避免軟件出現(xiàn)問題，我們建議在編輯器中使用與衍射屬性設(shè)置中相同的值。

1.2. 衍射級

如圖所示，MS-443使用的級次是-1,0,1級，在衍射設(shè)置中我們選擇了起始級次為-1，停止級次為+1，在透鏡編輯器中衍射級為0，如何解釋？

在該型號中，由于零級為中心級次，所以在透鏡編輯器中這個數(shù)值我們通常用中心級次，所以寫0。而衍射級次是從衍射設(shè)置中提取的，那么我們設(shè)置起始級次為-1，停止級次為+1。

二、編輯器中的厚度

如圖所示，序列和非序列模式里都有厚度這個參數(shù)，且數(shù)值不同，那有什么區(qū)別呢？Z位置是否是光柵調(diào)制深度？

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首先，Z位置不是調(diào)制深度，調(diào)制深度是光柵的刻蝕深度。Zemax中的二維分束器是由2個一維分束器表示的（**個相對于*二個旋轉(zhuǎn)90度），理論上兩個正交光柵在同一個平面，距離應該是0，但為了避免軟件問題，這個數(shù)值必須大于調(diào)制深度。所以它可以是0.1mm或較大，這個值不是很重要，因為它不是一個真實的值（只是用于避免軟件問題）。

較重要的是2個正交光柵中，我們需要給光柵插入一個小的厚度（如0.1毫米），以避免軟件問題和錯誤。所以這里的0.1mm它只是2個正交光柵之間的距離。

其次關(guān)于厚度0.1mm和厚度0.3mm：在序列模式下（*二張圖），在表面2有一個厚度為3毫米的熔融石英表面，是鏡片的厚度。而在序列模式和非序列模式之間的轉(zhuǎn)換中，這個表面沒有被插入，該轉(zhuǎn)換是從3毫米厚度的表面之后開始，所以可以看到**張圖中并沒有3mm這個厚度。但是這一點并不關(guān)鍵，我們可以在非序列模式中的光柵表面之前添加一個厚度為3毫米的熔融石英，也可以不加，并無影響。

因此，3mm和0.1mm不是相互矛盾的。3mm是2個光柵之前的厚度，而0.1mm是2個光柵表面之間的距離。

三、多重結(jié)構(gòu)編輯中的級次

在衍射光柵表面的 "衍射屬性設(shè)置 "中，通過使用起始級次-1，停止級次+1（使用的級次是-1、0和+1），所有的級次都可以使用。因為我們使用了2個衍射光柵表面，所以會產(chǎn)生9個級次，具體的參數(shù)設(shè)計如表所示。

四、探測器中的點陣數(shù)據(jù)

在探測器中，我們可以看到許多參數(shù)，這些參數(shù)的解釋如下：

在非序列模式中，模擬是基于光線追蹤（幾何光學），所以光斑的直徑跟真實直徑是不同的，因為它忽略了物理光斑的直徑。

RMS spot X是X軸上的半陣列尺寸，RMS spot Y是Y軸上的半陣列尺寸，RMS spot radius是對角線上的半陣列尺寸。

關(guān)于點陣的大小，可以通過探測器上看到光斑的峰與峰之間的距離來判斷。

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