[已解决]衍射光栅理论计算衍射角与zemax模拟衍射角不同

liumu

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。

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yuzixi

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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yuzixi

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。

寒冬的咖啡

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

liumu

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

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寒冬的咖啡

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

Gavin_1

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？

liumu

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？

liumu

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。

liumu

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。

liumu

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