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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。 *c.w:DkfB  
    KKg\n^  
    7k#>$sY+  
    :1UOT'_  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 J| 46i  
    D!)h92CIDm  
     单光栅分析 (t"|XSF  
    −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 _+~jZ]o N  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 J1r\Cp+h0  
    <g&GIFE,  
    g p9;I*!  
     系统内的光栅建模 'L1yFv  
    't \sXN+1  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 0|\JbM  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 sBxCi~  
    C3<_0eI  
    O"[#g  
         kmJ<AnK  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 )C$Ij9<A  
     pXNH  
    3. 系统中的光栅对准 ZTGsZ}{5   
    527u d^:  
    '7]9q#{su  
     安装光栅堆栈 sWq}/!@&  
    −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)。 {v3@g[:|  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 g1UQ6Oa  
     堆栈方向 ;$r!eFY;  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 !$-QWKD4  
    c)QOgXv  
    #\}xyPS  
    "LZv\c~v,%  
    <Lle1=qQ  
     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)。 `Z`o[]%  
    - 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 ~W gO{@Mw  
    - 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。 m}m|(;T  
    MA mjoH  
    ;UQ&yj%x  
    'Te'wh=Y  
    2Aq+:ud)P  
     横向位置 iqTmgE-  
    −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。 y0t-e   
    −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。 U`4t4CHA  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 .6i +_B|  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 %A@U7gqc  
     通过组件定位选项。 51>OwEf<R  
    Pv$O=N6-  
    DC$x}1  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 gqAN-b'  
    Z3 na.>Z  
    ;sSRv9Xb  
     单光栅分析 z)FGbX  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 i:^ 8zW  
     系统内的光栅建模 N1]P3  
    - 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。 ( 2KopL  
    - 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。 Ed"p|5~  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 =co6.Il  
    04E#d.o '  
    ]!N|3"Ls  
    3_Re>i  
    5. 光栅级次通道选择 2CPh'7|l  
    \/ /{\d  
    )9rJ]D^B  
     方向 4V5h1/JPm  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 \z=!It]f.  
     衍射级次选择 mLeK7?GL  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 y-:d`>b>\  
    - 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。 *2I@_b6&  
     备注 n\4sNoFI  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 [Kanj/  
    kAk+ Sq^n  
     !*-|s}e  
    LZ~}*}jy  
    6. 光栅的角度响应 ?w"zW6U  
    , *Z!Bd8  
    5q.)K f+  
     衍射特性的相关性 .u9,w  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 ncij)7c)u  
    - 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。 y)+l U  
    - 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) HS 1zA  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 >VvA&p71b  
    \w@ "`!%  
    @avG*Mr^  
    -xU4s  
    示例#1:光栅物体的成像 B P0*`TY  
    ~fF;GtP  
    1. 摘要 UJQGwTA W  
    n]P,5  
    j|ZhGerp  
    l>jNBxB|/A  
    QpMi+q Y  
    eq$.np  
    ; Z{jol  
    2. 光栅配置与对准 ,9~2#[|lq  
       +T]D\];D  
    6n$g73u<=3  
    8A2_4q@34  
    5g;i{T/6~x  
    h2m@Q={  
         \zyvu7YA  
    3. 光栅级次通道的选择 >Y"Ru#Ju9  
    Ya-kM UW  
    S/7?6y~  
       o0F&,|'  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 - 1tiy.^$F  
    #\$AB_[ot>  
    1. 光栅配置和对准 _tQR3I5  
    $~<]G)*Z  
    1gDsL  
    h7F5-~SpD  
    |#`qP^E  
    FWDAG$K@0  
    2. 基底处理 9._owKj  
    vAjvW&'g  
    8(""ui 8  
    [,/~*L;7  
    3. 谐振波导光栅的角响应 bGe@yXId5  
    xv>]e <":  
    n]fMl:77  
    {#4F}@Q  
    4. 谐振波导光栅的角响应 j )b[7%  
    @pO2A6 Ks  
    ^K'@W  
       <#F@OU  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ?I332,,q  
    6h:2,h pE  
    1. 用于超短脉冲的光栅 nv/'C=+L  
    ?_nbaFQK3  
    -]k vM  
    |58xR.S'g  
    5v,_ Hgh  
    =WM^i86  
    ?n(OH~@$i  
    2. 设计和建模流程 0*yD   
    db`L0JB  
    /l1OC(hm  
    &ws^Dm]R  
    3. 在不同的系统中光栅的交换  aK33bn'j  
    m< Y  I}  
    5)iOG#8qJ  
     
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