[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

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。 Lm%GR[tyQ  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 eon!CE0  
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 单光栅分析 KfY$ka[}"S  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 -kj
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−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 C"w {\ &R  
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 系统内的光栅建模 TMVryb  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 xN"Z1n7t  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 C+V* Fh3  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 }_OM$nzj  
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3. 系统中的光栅对准

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 安装光栅堆栈 B]iP't\~  
−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）。 3OqX/z,  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 &#m"/g7w4N  
 堆栈方向 %y`7);.q  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 nCxAQ|P?  
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 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）。 !u;>Wyd W  
- 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 kCP$I732  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 W{"XJt_  
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 横向位置 S"2qJ!.u  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 dZ(|uC!?  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ^ @=^;nB  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ^4$'KIq  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 4sFv?
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 通过组件定位选项。 2j&@p>  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 fnu"*5bE  
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 单光栅分析 !]?$f=  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 -V<t-}h.  
 系统内的光栅建模 V64L,u#`
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- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。  z01>'  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 fys  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 m6n!rRQ^U  
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5. 光栅级次通道选择 e 9$C#D>D  
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 方向
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- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 7*H:Ob)9k  
 衍射级次选择 C;B}3g&  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 y&J@?Hc>  
- 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。 {bNXedZ\  
 备注 7,$z;Lr0S  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 qv{o|g QB  
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6. 光栅的角度响应 (Ye>Cp+]  
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 衍射特性的相关性 v"DL'@$Ut{  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 _GtBP'iN  
- 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。 p='-\M74K  
- 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） *wbZ;rfF  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 A7XnHPIw  
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示例＃1：光栅物体的成像 Y}R}-+bD/  
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1. 摘要 adEJk  
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2. 光栅配置与对准  y6HuN  
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QP I+y8N=  
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3. 光栅级次通道的选择 5ua?I9fY  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 i^z`"3#LE  
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1. 光栅配置和对准 ,\PVC@xJ  
Zy"=y+e!E;  
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m@xi0t  
e,1u  
2. 基底处理 zzpZ19"`1  
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0au)g!ti  
3. 谐振波导光栅的角响应 P.WYTst=  
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4. 谐振波导光栅的角响应 jh ez  
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   VkmRh,T  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 {
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1. 用于超短脉冲的光栅 UV7%4xM5v  
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h,t|V}Wb  
2. 设计和建模流程 $ACx*e%  
^J=hrYGA  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 GRYe<K  
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