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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。 EcIQ20Z_-  
    4Z }{hc\J  
    wVDB?gy%#  
    / JB4#i7  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Tm52=+uf$  
    rzDJH:W{2  
     单光栅分析 $sZHApJV+  
    −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 OU@x1G{Cy  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 s.'\&B[  
    aUK4{F ;  
    e6lOmgHn5  
     系统内的光栅建模 C4]%pi  
    'qAfei']  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 v Lv@Mo  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ^z^e*<{WEl  
    "Q{~Bj~  
    `aL|qyrq#  
         gqRTv_;  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 D 'cY7P  
    4iqmi<[("  
    3. 系统中的光栅对准 Y,btL'[W  
    {yMA7W7]  
    dM{~Ubb  
     安装光栅堆栈 I^(#\vRW  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 mo[<4U ks  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ?3TV:fx"X  
     堆栈方向 8? Wxd65)  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 siYRRr  
    R2THL  
    _`i%9Ad.4  
    ApYud?0b  
    qO{ ZZ*  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 aGb. Lh9  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 Tw;qY  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 L~y tAZ,  
    VHr7GAmU  
    ) Zo_6%  
    zL`uiZl  
    ,M.!z@  
     横向位置 8sIA;r%S  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 \K~fRUo]=c  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 cO+Xzd;838  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 _iJXp0g  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 ds;cfj[  
     通过组件定位选项。 )nHE$gVM s  
    r>~d[,^$m4  
    jS3(>  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 92]ZiL?k  
    m+2`"1IE[  
    ct4 [b|  
     单光栅分析 %M#?cmt  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Fra>|;do  
     系统内的光栅建模 <o!&Kk9  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 G yAgPz  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 '&:1?i)  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 {{ *]bGko  
    XL PpxG  
    DwmU fZp  
    _gm?FxV:  
    5. 光栅级次通道选择 )HX:U0  
    D"XX920$~  
    ct}%Mdg  
     方向 [Z5[~gP3  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 0vuKGjK  
     衍射级次选择 zf3:<CRX5  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 4Kn9*V  
    - 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。 sCtw30BL  
     备注 3<Z'F}lg  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ]TBtLU3  
    mw(c[.*%  
    &^7uv0M<y  
    WVWS7N\  
    6. 光栅的角度响应 q)V1{B@  
    ]oeuIRyQ  
    Q:kVCm/;  
     衍射特性的相关性 Y62u%':X  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 TD{=L*{+  
    - 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。 r%F(?gKXkd  
    - 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) $xA J9_2P  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 |O(-CDQe  
    O~h94 B`  
    b H"}w$!>r  
    <r<Dmn|\a  
    示例#1:光栅物体的成像 _}zo /kDA  
    s[3![ "^Y  
    1. 摘要 hD6JW-  
    c.(Ud`jc  
    sq~+1(X  
    4@v1jJj  
    XLZ j  
    Any Zi'  
    Dd0Qp-:2  
    2. 光栅配置与对准 CZJHE>  
       T9z4W]T  
    ,@Fgr(?'`>  
    E kBae=  
    %j *k  
    j|[(*i%7|  
         $5lW)q A  
    3. 光栅级次通道的选择 ZcMj=#i  
    jby~AJf %  
    5S%C~iB  
       h L]8e>a?  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 AanH{  
    EO#gUv  
    1. 光栅配置和对准 psIkG0 &  
    cy)k<?,  
    L$1K7<i.  
    / R_ u\?k(  
    x.b; +p}=  
    {*QvC g?  
    2. 基底处理 J>=1dCK  
    Es'-wr\Hm  
    #PPR"w2g  
    qyg*n>nt  
    3. 谐振波导光栅的角响应 3sZ,|,ueD  
    ]3L@$`ys  
    ]alh_U  
    5<89Af&&K8  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ;>9OgO  
    s$DGd T)  
    !0Idp%  
       gyi)T?uS)  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 >0PUWr$8  
    /Q?~Q0{)es  
    1. 用于超短脉冲的光栅 aS,a_b]  
    0VzXDb>`  
    2m_'z  
    :T_'n,  
    8 +"10q-  
    \n#]%X5c  
    F9MR5O"  
    2. 设计和建模流程 0Tcz[$?  
    NEA_Plt  
    oW^k7 #<e}  
    Q0pzW:=s]  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 i90}Xyt  
    aH%ZetLNJ  
    I>{!U$  
     
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