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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。 "k>{b:R|  
    R7\{w(`K  
    !Szgph"ul  
    J@u!S~&r  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 |Fh`.iT%c  
    @B>%B EC  
     单光栅分析 18[?dV  
    −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。 A-AN6.  
    −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。 sT;=7 L<TA  
    o m{n"cg  
    Gaw,1Ow!`2  
     系统内的光栅建模 -r6(=A  
    a9mr-`<  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 xX/Qoq (}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。 |-cALQ  
    Ggxrj'r  
    S7\|/h:4  
         !0d9<SVC  
    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。 ek+8hnkh  
    `Tm8TZd66  
    3. 系统中的光栅对准 2Wc;hJ.1  
    `*uuB;  
    ~gzpX,{ n  
     安装光栅堆栈 nKZRq&~^E  
    −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)。 D@YM}HXuj  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ^<5^9]x  
     堆栈方向 f|[5&,2<  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 $fU/9jTa  
    R - ?0k:  
    J^<j=a|D  
    ;4O;74`Zh  
    `rOe5Zp$  
     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)。 c_DB^M!h  
    - 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 ND99 g  
    - 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。 ^/5E773  
    @Tj  6!v  
    OU Yb-  
    4*ty&s=5OJ  
    w~FO:/  
     横向位置 F4aJr%!\6S  
    −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。 802]M  
    −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。 ht[TMdV  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 9iN!hy[  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 4HYH\ey  
     通过组件定位选项。 jAQ)3ON<  
    1J!tcj1(  
    hzf}_1  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Z!5m'yZO  
    Zqe[2()  
    ^Qb!k/$3y  
     单光栅分析 Pq_ApUZa  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 |RbUmuj  
     系统内的光栅建模 _o=`-iy9  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 4j=@}!TBt  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 K+aJ`V  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 oq m{<g?2  
    B'#gs'fl  
    J~ gkGso  
    .q& ]wu  
    5. 光栅级次通道选择 d ;Gm{g#  
    66y,{t  
    R/KWl^oNj  
     方向 ywa.cq  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 g5TLX &Bd  
     衍射级次选择 u[% J#S  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 4dD@lG~  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 7$!Bq#  
     备注 @0x.n\M_  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 BDm H^`V  
    Yv`1ySR  
    9?mOLDu}Q0  
    }v|[h[cZ  
    6. 光栅的角度响应 L[9+xK^g  
    oeqJ?1=!  
    {&AT}7  
     衍射特性的相关性 b|pNc'u:Cn  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 &cv /q$W4  
    - 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。 =GS_ G;Dz  
    - 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) Y~\xWYR  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ZI:d&~1i1  
    ,2L,>?r6  
    3 mMdq*X5  
    iegPEb  
    示例#1:光栅物体的成像 <zWQ[^  
    Z-r0 D  
    1. 摘要 !"qEB2r  
    j1C0LP8  
    bsS| !KT  
    5;%xqdD  
    O9 r44ww  
    J'&? =|  
    k/f_@8  
    2. 光栅配置与对准 /?<9,7#i  
       =:T:9Y_i  
    Wh&Z *J  
    ="*C&wB^  
    e @MCumc~+  
    zCN;LpbEJY  
         S6Xw+W02  
    3. 光栅级次通道的选择 S%%qn  
    W;j)ux7jMY  
    U%6lYna{M#  
       RB 0j!H:  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 Ts *'f  
    l@2`f#y1~<  
    1. 光栅配置和对准 f;I"tugO  
    +.Ukzu~s  
    [&59n,R`  
    Z\yLzy#8  
    +Gs;3jC^  
    J~ rC  
    2. 基底处理 #k]0[;1os  
    YmF(o  
    {+59YO  
    ;5S7_p2]j  
    3. 谐振波导光栅的角响应 +2enz!z#k  
    G&B}jj  
    R3 =E?us!  
    @MVZy  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Rf$6}F  
    $e,!fB;B  
     [?(W7  
       uy28=B E  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 3om7LqcRo  
    zT zG&B-  
    1. 用于超短脉冲的光栅 k3eN;3#&  
    2]KPW*V  
    3W00,f^9  
    JVYYwA^ .  
    ))zaL2UP.  
    745PCC'FK  
    6:X\vw  
    2. 设计和建模流程 T7X2$ '  
    =hb87g.  
    KAaeaiD  
    :H k4i%hGk  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ago t (  
    R9HS%O6b6  
    MH(g<4>*  
     
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