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    [技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-10-19
    光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统,与其他组件协同作用。因此,迫切需要对系统内部的光栅进行分析,从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。 "tKNlHBu'  
    p(.N(c  
    oQ{cSThj  
    <iRWd  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 zLL)VFCJW  
     ER_ 3'  
     单光栅分析 BO"qD[S  
    −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 g*F~8+]Y  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 +|9f%f6vp  
    )&Mq,@  
    ZEqE$:  
     系统内的光栅建模 9l#gMFknI  
    s0 47"Q  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 P0)AU i  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 !x8kB Di,  
    zXjw nep  
    7u|%^Ao6  
         BR3wX4i\  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 z<i,D08|d  
    #v+;:  
    3. 系统中的光栅对准 C;ptir1G;  
    S_$nCyaH2  
    u (AA`S"  
     安装光栅堆栈 xdqK.Z%  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 oK$ '9c5<  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 RbKwO} z$q  
     堆栈方向 Sj@15 W  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 12-EDg/1  
    @gEr+O1K(  
    &1l~&,,  
    >P<'L4;  
    T=>vh*J  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 [EruyWK  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 ~XKZXGw  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 JL``iA  
    vbaC+AiX  
    djfU:$!j&  
    L0xsazX:x  
    {pC\\}  
     横向位置 (7~%B"  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 7VY8CcL  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 #Skj#)I"  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 DLXL!-)z  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 S2Vxe@b)  
     通过组件定位选项。 Wt:~S/l  
    &//2eL  
    !?b/-~o7S  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 5aG5BA[N  
    03Ukw/D&  
    F<gMUDB  
     单光栅分析 T0Q51Q  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 \C7q4p?8  
     系统内的光栅建模 Qh8C,"a  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 R(`]n!V2  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 7DZTQUb"  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 JRo;(wqZ  
    q~M2:SN@X  
    + KP_yUq[  
    jqtVpNwM  
    5. 光栅级次通道选择 >4c`UW  
    j76%UG\Ga  
    {mf.!Xev  
     方向 cWM:  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 7f r>ZY^  
     衍射级次选择 7"a4/e;^  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 =ajLa/m'  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 |T y=7d,  
     备注 B!uxs  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 M $uf:+F  
    6KO(j/Gwp  
    ~of,,&  
    Pk:zfC?4  
    6. 光栅的角度响应 A2 BRbwr>  
    yquAr$L!  
    @,e8t BL  
     衍射特性的相关性 tah }^  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 K_&_z  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 U(Z!J6{c  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) 2vvh|?M  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。  P63 (^R  
    AqqHD=Yp  
    R\y'_S=#a  
    bl$j%gI%,  
    示例#1:光栅物体的成像 .<.#aY;N  
    ( OXY^iq  
    1. 摘要 ;W6-i2?  
    /ao<A\KR  
    AK;^9b-}q:  
    3.FR C  
    ONfyYM?  
    4m\([EO  
    Ro~fvL~Ps  
    2. 光栅配置与对准 y@aKNWy}$  
       v#F-<?Vv  
    X  Ny Y$  
    &g {<HU?BT  
    Khap9a_q-  
    sZwZWD'  
         ofK='G .  
    3. 光栅级次通道的选择 0e\y~#-  
    1!1DuQ  
    +`Fb_m)f  
       tvT4S  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 4|=vxJ  
    b}}y=zO|$  
    1. 光栅配置和对准 om>VQ3  
    9t0Cj/w}  
    :$2Yg[Zc3  
    \ j:AR4  
    2NYi-@mr  
    xl9(ze  
    2. 基底处理 IX.sy  
    )$h-ZYc  
    cd+^=esSO  
    k% NrL@z  
    3. 谐振波导光栅的角响应 ?b"Vj+1:x  
    b|6!EGh  
    q}s K  
    %Co b(C&}  
    4. 谐振波导光栅的角响应 *l {4lu  
    (V)9s\Le_  
    pND48 g;  
       zWtj|%ts  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 /`}6rXnw9  
    t2U$m'(A&  
    1. 用于超短脉冲的光栅 =E1tgrW  
    p7$3`t 6u  
    RQ|?Ce",  
    CC>($k"  
    Vf$1Sjw  
    i(P>Y2s  
    F^xaz^=`u  
    2. 设计和建模流程 \6i 9q=  
    {zu/tCq?  
    RyE_|]I62u  
    [NjajA~z>F  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 WSS(Bm|B  
    H(?e&Qkg  
    pJn>oGeJ&  
     
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