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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。 i&HV8&KygN  
    ^=W&p%Y(!  
    ; Q 6:#  
    DA wzXsx  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 L|Ydd!m  
    rL s6MY  
     单光栅分析 vJCL m/}*  
    −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。 uLCU3nI  
    −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。 IRU2/Ycg  
    m[bu(qz  
    @\h(s#sn  
     系统内的光栅建模 %nCUct@c  
    3> (`Y  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ,9pi9\S  
    −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。  \1MDCP9:  
    K$]QzPXS  
    # R&[+1=9j  
         {Psj#.qP1  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 6wd]X-G++  
    :$tW9*\KY  
    3. 系统中的光栅对准 2G-? P"4l@  
    E+)Go-rS(  
    y2U:( H:l!  
     安装光栅堆栈 6,)y{/ENC  
    −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)。 bpx=&74,6m  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 1v4kN -  
     堆栈方向 mTPj@F>  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 D1n2Z :9  
    #TWc` 8  
    ks5'Z8X  
    1A)~Y   
    o{he) r6)_  
     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)。 {_~G+rqY  
    - 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 %:,=J  
    - 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。 8bGq"!w-  
    _UBI,Dg]  
    +)@>60y  
    vf =  
    nAg(lNOWN  
     横向位置 f UIs(}US  
    −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。 ~ YK <T+  
    −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。 j VZi_de  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 vVW=1(QWI#  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 @5y(>>C}8%  
     通过组件定位选项。 z~ H Gc"~  
    N>R%0m<e  
    p.9v<I%0  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 8j'*IRj*q  
    O0~d6Ba   
    c-.>C)  
     单光栅分析 m%[t&^b}T  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 =5ih,>>g  
     系统内的光栅建模 FZ9<Q  
    - 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。 'oz = {;  
    - 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。 ;*2e;m~)?  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 j''Iai_  
    i .N1Cvp&  
    'y?|shV{]  
    gDub+^ye>/  
    5. 光栅级次通道选择 >, E$bm2  
    .A\\v6@  
    IDh`0/i]  
     方向 6^|6V  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 \.c )^QQ  
     衍射级次选择 x+cF1 N2.  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 GC[{=]}9U  
    - 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。 b8.%?_?  
     备注 ;J(,F:N  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 LJwMM  
    2?T:RB}  
    *Zi%Q[0Me  
    9|?Lz  
    6. 光栅的角度响应 n\-_i2yy  
    igrog  
    } 4]<P  
     衍射特性的相关性 LUNs|\&  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 R2aK5~   
    - 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。 q|X4[E|{Q  
    - 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) kI 3zYD^:  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Jyci}CU3\Q  
    A_Iu*pz^^  
    E`fssd~  
    ^|GtO.  
    示例#1:光栅物体的成像 [ 5W#1 &  
    pPqN[OJ  
    1. 摘要 5TneuGD  
    +n[wkgFd  
    Sz|CreFK16  
    Bh,)5E^m  
    \TB%N1^  
    1?RCJ]e5  
    Ig3(|{R  
    2. 光栅配置与对准 r?nV Sb|[  
       _S2^;n?  
    :6$4K"^1  
    (+LR u1z  
    '[ g)v  
    D}/=\J/  
         {!1n5a3" 1  
    3. 光栅级次通道的选择 < }wAP_y  
    O*03PF^  
    Q f-k&d  
       a\69,%!:  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 :"P hkR  
    //M4Sq(  
    1. 光栅配置和对准 GHJ=-9{YL  
    !""!sFx)R  
    ; G59}d p~  
    s`iNbW="  
    Sq|1f?_gU  
    {vT55i<mk  
    2. 基底处理 j]B $(pt  
    `Kc %S^C'  
    e#6&uFce  
    o`K^Wy~+k#  
    3. 谐振波导光栅的角响应 UW/3{2  
    +Bq}>  
    mU+FQX  
    12d}#G<q-  
    4. 谐振波导光栅的角响应 :@>br+S  
    an=+6lIl  
    5Vqmv<F;$Z  
       Q)6wkY+!  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 sL7`=a.&T  
    ]v@tZ}  
    1. 用于超短脉冲的光栅 +:"6`um|  
    V1`5D7Z  
    JQ@`EV9,  
    k~jKJb-_  
    ?]\W8)  
    LA+$_U"Jk  
    o ?va#/fk  
    2. 设计和建模流程 Wl !!5\  
    $uUb$8 Bu  
    B) *#g  
    !HR2Rfl  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 D){"fw+b  
    qsft*&  
    |.8d,!5w}  
     
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