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[求助] [已解决]衍射光栅理论计算衍射角与zemax模拟衍射角不同

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  • TA的每日心情
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    发表于 2022-9-28 20:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    本帖最后由 liumu 于 2022-9-29 10:00 编辑

    我仿真了两个zemax实例,波长均设为三个,190、320、450nm;光栅衍射角也均设为20度;光栅线数一个实例为0.6刻线/um,另一实例为2.4刻线/um。图一为入射角20度,波长190、320、450,理论计算求出衍射角的过程;图二为实例为2.4刻线/um的zemax仿真结果;图三为实例为0.6刻线/um的zemax仿真结果。
    在图二中中心波长320衍射角理论应为25.21度,但在图二 三维布局图中衍射角与理论计算不同,且并未分光。图三中心波长320衍射角理论应为-8.63度,但在图三 三维布局图中衍射角为33度左右(33度来源于将三维布局图截图,用其他软件测量图中角度,并不精确,但相差不远),也与理论不同。这是什么原因?附件为实例0.6刻线/um。






    最佳答案
    2022-9-28 20:30
    把衍射级次改为-1就可以了,光栅入射角符号为正时,以反射光线为基准,光栅衍射级次-1级靠近入射光,+1级离开入射光;而光栅入射角符号为负时,以反射光线为基准,光栅衍射级次+1级靠近入射光,-1级离开入射光。
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    把衍射级次改为-1就可以了,光栅入射角符号为正时,以反射光线为基准,光栅衍射级次-1级靠近入射光,+1级离开入射光;而光栅入射角符号为负时,以反射光线为基准,光栅衍射级次+1级靠近入射光,-1级离开入射光。
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    发表于 2022-9-28 20:30 | 显示全部楼层    本楼为最佳答案   
    把衍射级次改为-1就可以了,光栅入射角符号为正时,以反射光线为基准,光栅衍射级次-1级靠近入射光,+1级离开入射光;而光栅入射角符号为负时,以反射光线为基准,光栅衍射级次+1级靠近入射光,-1级离开入射光。
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    发表于 2022-9-29 09:33 | 显示全部楼层
    没图哥。另外如果不是很保密直接把文件发上来吧,方便排查设置问题
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     楼主| 发表于 2022-9-29 10:01 | 显示全部楼层
    寒冬的咖啡 发表于 2022-9-29 09:33
    没图哥。另外如果不是很保密直接把文件发上来吧,方便排查设置问题

    图片、文件已上传,之前可能没上传成功。
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    发表于 2022-9-29 14:33 | 显示全部楼层
    没问题,我试了一下,把光栅级次改为-1级,0.6线对320nm对应的角度是8.628,和你的计算是一致的
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    发表于 2022-9-29 14:36 | 显示全部楼层
    本帖最后由 Gavin_1 于 2022-9-29 16:32 编辑

    反射光栅异侧衍射的话,不是应该sin(i)-sin(theta)嘛?你这里怎么是加呢?
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     楼主| 发表于 2022-9-29 14:57 | 显示全部楼层
    寒冬的咖啡 发表于 2022-9-29 14:33
    没问题,我试了一下,把光栅级次改为-1级,0.6线对320nm对应的角度是8.628,和你的计算是一致的

    感谢您的解答。确实改为-1级结果就对上了,但是此时衍射光线和入射光线在法同一侧上,而我想让衍射光线和入射光线在法线两侧,这样便于在衍射光线处放置一个探测器。那么我应该是需要衍射1级吧?这个时候就又对不上了,这是什么原因?公式计算错误吗?
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     楼主| 发表于 2022-9-29 15:33 | 显示全部楼层
    yuzixi 发表于 2022-9-29 14:35
    把衍射级次改为-1就可以了,光栅入射角符号为正时,以反射光线为基准,光栅衍射级次-1级靠近入射光,+1级离 ...

    入射角符号为正是怎么定义的,沿光栅法线逆时针为正?反射角呢,也是法线逆时针为正?改为-1结果确实对上了,但此时入射光线和衍射光线在法线的同一侧,而我想要入射和衍射在法线的两侧,这样便于在衍射光线处放置探测器。我的理解是正一级和负一极衍射角只相差个正负号,故而在设置正一级也是可以的,但是不知道为什么和计算结果不同。
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     楼主| 发表于 2022-9-29 15:44 | 显示全部楼层
    Gavin_1 发表于 2022-9-29 14:36
    反射光栅的话,不是应该sin(i)-sin(theta)嘛?你这里怎么是加呢?

    我确实对使用加或减号,有很多不解,当然我知道入射和衍射在同一侧取加,异侧取减。但问题是我不知道怎么确定入射、衍射在同侧还是异侧,例如一个2.4刻线/um的光栅,以波长320nm,20度角入射,此时我并不知道该用加号或者减号计算衍射角,因为我不知道衍射在法线的哪一侧。而我选择加号是因为无论加减号,结果绝对值相同,只是也相差个正负号,影响不大,我先选择加号,如果仿真结果不行,再改为减号。不过这个确实是个很大的疑问,如果有可能,希望您能解答。
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     楼主| 发表于 2022-9-29 16:22 | 显示全部楼层
    寒冬的咖啡 发表于 2022-9-29 14:33
    没问题,我试了一下,把光栅级次改为-1级,0.6线对320nm对应的角度是8.628,和你的计算是一致的

    以2.4刻线/um为例,改为-1后仿真也有分光,但理论计算出错。很迷茫

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