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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。 m!5Edo-;<  
    *3)kr=x  
    Al=ByX@  
    [5!dO\-[  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 .$@+ / @4  
    NfUt\ p*  
     单光栅分析 >, [@SF%  
    −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。 Ol~M BQs  
    −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。 $<AaeyR!N  
    P V:J>!]  
    H@1}_d  
     系统内的光栅建模 C;j& Vbf  
    IVY)pS"pR"  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Re&"Q8I.8  
    −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。 gB~^dv {  
    PD&gC88  
    sn"z'=ch  
         7Ja*T@ !h  
    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。 j+@3.^vK  
    uFha N\S  
    3. 系统中的光栅对准 )U=]HpuzI  
    !I.}[9N  
    Pt f(p`  
     安装光栅堆栈 rtfRA<  
    −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)。 $xWUzg1<U  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 z_N";Rn  
     堆栈方向 2?SbkU/3|P  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Z"RgqNf  
    fjOq@thD  
    =J4|"z:  
    le]~Cy0  
    SiUu**zC  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 [}]yJ+)  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 1)MDnODJ  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 ZP5 !O[Ut  
    Z XGi> E  
    > (9\ cF{  
    .p,VZ9  
    U8AH,?]#  
     横向位置 nQoQNB  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 1"L"LU'  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 e"52'zAV-  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 (6 Od   
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 *67K_<bp]  
     通过组件定位选项。 r34MDUZdI  
    ,|B-Nq  
    S YDE`-  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 t2s/zxt  
    B+snHabS6  
    OU"%,&J  
     单光栅分析 CF2Bd:mfZ  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Hddc-7s  
     系统内的光栅建模 tw>2<zmSi%  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 avL_>7q  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 JD~;.3$/k  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Z sTtSM\Ac  
    4] uj+J  
    uTxa5j  
    /rnI"ze`  
    5. 光栅级次通道选择 kB> ~Tb0  
    {VE h@yn  
    Cq"KKuf  
     方向 !6T"J!F#  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 iBd6&?E?<  
     衍射级次选择 <ZF|2  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 #uw&u6*\q  
    - 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。 jk{(o09  
     备注 [YfoQ1  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 w{6C4~0  
    67YC;J]n=z  
    ksOGCd^G7  
    Y8\P"q b  
    6. 光栅的角度响应 $+!dP{   
    DS<1"4 b|  
    BzP,Tu{,  
     衍射特性的相关性 hlaN'j <C  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。  ir6' \  
    - 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。 `X6JZxGyd  
    - 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) Aw |;C  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 V@G#U[D  
    S3E,0%yo+)  
    "y,YC M`  
    3}0\W.jH  
    示例#1:光栅物体的成像 ~,b^f{7`!  
    .p&@;fZ  
    1. 摘要 ~ELMLwn.  
    'J|)4OG:  
    :oP LluW*  
    ?)xIn)#l s  
    ej`%}e%2  
    rp||#v0l!w  
    i#]e&Bru5  
    2. 光栅配置与对准 '4[=*!hs!  
       l@4_D;b3o"  
    Xv8-<Ks  
    I6W`yh`I)  
    _\ToA9m  
    9CY{}g  
         V&M*,#(?  
    3. 光栅级次通道的选择 Ey&H?OFiP  
    /SD}`GxH  
    3@> F-N  
       ,#A(I#wL~  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 W)In.?>]W  
    AK2Gm-hHK  
    1. 光栅配置和对准 E-bswUVaEE  
    }02`ve*   
    _M&TT]a  
    _FY&XL=  
    ^Xk!wJ  
    ~RhUg~o  
    2. 基底处理 Ts5)r(  
    jFj11w1FrA  
     wA"@t  
    K,E/.Qe\C  
    3. 谐振波导光栅的角响应 .+9hm|  
    Dqx#i-L23  
    SB_Tzp  
    za>UE,?h  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Z*%;;&?  
    kQ`tY`3F  
    zM9#1^X  
       Ms{";qiG  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 3S0.sU~_U  
    Td=4V,BN  
    1. 用于超短脉冲的光栅 -/yqiC-yx  
    `g)}jo`W  
    Z'z)Oo  
    QU"WpkO  
    > H!sD\b  
    ;H_/o+  
    ZZw`8 E  
    2. 设计和建模流程 4T@:_G2b  
    \Pg~j\;F]  
    "TV'}HH  
    V]=22Cxi'~  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 P6:9o}K6  
    D'"  T'@  
    |3*9+4]a  
     
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