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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。 W|[k]A` 2  
    +N!!Z2  
    N`i`[ f  
    -`e`U%n  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 rwep e5  
    E 5bo60z  
     单光栅分析 ~m@w p  
    −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。 O(f&0h !  
    −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。 9w,u4q  
    rlVo}kc7:  
    o[CjRQY]P  
     系统内的光栅建模 mnWbV\VY  
    e.^Y4(  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 \%:]o-+"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。  al:c2o  
    f@= lK?Pfh  
    0_5j(   
         $8,/[V A  
    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。  <E&"]  
    SB`"%6  
    3. 系统中的光栅对准 s_N]$3'[E  
    N?;5%pG <  
    * E3 c--  
     安装光栅堆栈 hFWK^]~ a  
    −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)。 )Y+?)=~  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 h 66X746  
     堆栈方向 Sk,9<@  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 P(BV J_n  
    6 bnuC  
    mh8~w~/[  
    tqo!WuZAj  
    HR83{B21  
     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)。 "ZyWU f  
    - 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 ]tVXao  
    - 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。 *!y.!v*  
    Q-GnNT7MB3  
    }X`jhsqT  
    ]xIfgSq  
    `FM^)(wT  
     横向位置 Wd_cNR\  
    −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。 r?=7#/]  
    −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。 y 3O Nn~k  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 _('KNA~  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 '{:Yg3K  
     通过组件定位选项。 Rl"" aZ  
    NK@G0p~O  
    h}U\2$5  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 }3Y3f).ZW  
    H19CVc\B  
    z<F.0~)jb  
     单光栅分析 R]Q4+  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 k&1~yW  
     系统内的光栅建模 *?+maK{5+  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 emV@kN.  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 "kjjq~l  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 nJ4CXSdE  
    a,U =irBA  
    ]{[VTjC7rY  
    df7z& {R  
    5. 光栅级次通道选择 _;B N;].  
    sQS2U6  
    w^&TG3m1~  
     方向 2Ax HhD.  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 7n~BDqT  
     衍射级次选择 RkJ\?  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 I/s?] v  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 F62arDA  
     备注 O>Nop5#o  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 %L./U$  
    pAV}hB  
    Dc[Qu? ]LM  
    1b'1vp  
    6. 光栅的角度响应 &0 VM <  
    wo[W1?|s  
    BV&}(9z  
     衍射特性的相关性 <)]B$~(a  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 !o 7uZC\  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 F^=|NlU&%  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) >29eu^~nh  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 T!hU37g h?  
    G2kr~FG  
    9b !+kJD  
    A]{8 =  
    示例#1:光栅物体的成像 i)0*J?l=  
    %xR;8IO  
    1. 摘要 >:s.` jV<  
    fwIZr~l  
    w>X33Ff]8@  
    ,7pO-:*g  
    I,AI$A  
    %t\`20-1<  
    mV;Egm{A\  
    2. 光栅配置与对准 hSD)|  
       S&V5zB""n  
    ZBJYpeGe  
    E<a~ `e  
    CPGXwM=   
    (G"b)"Qum  
         Ckvm3r\i2  
    3. 光栅级次通道的选择 nrA}36E  
    Us YH#?|O  
    X63DBF4A  
       q]5"V>D \  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 QHsS|\u  
    y6; '?.Y1  
    1. 光栅配置和对准 ,KIa+&vJW@  
    )j@k[}R#g  
    wLU w'Ai  
    N`grr{*_  
    "aP>}5<h  
    i<1w*yu  
    2. 基底处理 R6)p4#|i  
    T_,LK7D  
    KL0u:I(lWU  
    s+^o[R T3  
    3. 谐振波导光栅的角响应 }<&g1x'pa  
    FWdSpaas Q  
    (J<@e!@NE  
    &.o}(e:]  
    4. 谐振波导光栅的角响应 n\*>m p)  
    #joU}Rj|  
    }k<b)I*A  
       ygUvO3Z  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 4^alAq^  
    ^$_ifkkLz  
    1. 用于超短脉冲的光栅 pLBp[GQ  
    '4FS.0*_  
    QhZ!A?':U  
    60teD>Eh,  
    N(}7M~m>  
    nUhD41GJ  
    klUxt?-  
    2. 设计和建模流程 \p@,+ -gX  
    rgIJ]vmy<H  
    8o4<F%ot  
    aiw~4ix  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 /n?5J`6  
    zG@9-s* L  
    KzeA+PI  
     
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