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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。 p@U[fv8u  
    k\Y*tY#2  
    Y*sw;2Z;a  
    nF]zd%h  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ccT <UIpq  
    @U:PXCvh  
     单光栅分析 K/_"ybR7  
    −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。 u/ri {neP{  
    −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。 T1%}H3  
    yp)D"w4@  
    K{:[0oIHc  
     系统内的光栅建模 Js^(mRv=  
    %<`sDO6Q?  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 !6hV|2aJy  
    −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。 rDGrq9  
    #'n.az=1  
    <fHN^O0TS  
         :3{n(~  
    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。 yd[4l%G(zS  
    lYmxd8  
    3. 系统中的光栅对准 gA gF$H .  
    yb,$UT"]  
    ;rV+eb)I  
     安装光栅堆栈 )4N1EuD6  
    −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)。 Ii<k<Bt,  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 & Zjs  
     堆栈方向 1jE {]/Y7&  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Gd$!xN %O  
    sFHqLG{/  
     FL b  
    < <F  
    7=s0Pm  
     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)。 "{kE#`c6<n  
    - 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 ;.^! 7j  
    - 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。 9@}5FoX"  
    0sH~H[ap  
    ZQn>+c2%!  
    Ibx\k  
    Q(O0z3b  
     横向位置 dnV&U%fO  
    −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。 }2S)CL=  
    −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。 U;0:@.q  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 f:6F5G  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 vy` lfbX@  
     通过组件定位选项。 ?f6SKC  
    j& ykce  
    {,1>(  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ))<vCfuz2  
    %gWQ}QF  
    H[}lzL)  
     单光栅分析 x U"g~hT  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 \UX9[5|  
     系统内的光栅建模 d c/^  
    - 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。 ym_as8A*Q  
    - 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。 mg" _3].j  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 A~X\ dcn  
    Fnay{F8z  
    Ikw.L  
    IusZYB  
    5. 光栅级次通道选择 :4\%a4{Ie  
    YV} "#  
    8(\J~I[^  
     方向 j-VwY/X  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 #,97 ]  
     衍射级次选择 FM(EOsWk  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 @/:7G.  
    - 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。 |Y?<58[!)  
     备注 TL)7X.1'L  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Bs|Xq'1M!;  
    pvb&vtp  
    Y[_|sIy*  
    B/o8r4[80  
    6. 光栅的角度响应 ,k*%=TF7N  
    E " >`  
    G B"Orm.  
     衍射特性的相关性 \)6bLB!  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 `)4v Q+A>  
    - 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。 +H *6:  
    - 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) fE_%,DJE(  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 5#s],h  
    sI h5cT  
    wwQ2\2w>Hm  
    /y|ZAN  
    示例#1:光栅物体的成像 !^s -~`'\~  
    +6$ -"lf  
    1. 摘要 gs=ok8w  
    qL`yaU  
    "6U@e0ht  
    <mj/P|P@  
    cvE)  
    !3\$XK]5ZT  
    3 S*KjY'@  
    2. 光栅配置与对准 /8nUecr  
       `& h-+  
    !]E ]Xd<  
    *wY+yoj  
    *po o.Zz  
    xx|D#Z}G  
         IG{Me  
    3. 光栅级次通道的选择 MkjB4:"  
    mEu2@3^E }  
    4;3Vc%  
       V6'u\Ch|  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 `(`-S md  
    |K;9b-\  
    1. 光栅配置和对准 +P Dk>PdEt  
    x X[WX#'f  
    -Eig#]Se3  
    VzIZT{  
    6({)O1Z  
    &BNlMF  
    2. 基底处理 8F[ ;ma>Z8  
    g/ShC8@=u  
    UKV<Ye|  
    C.":2F;-e  
    3. 谐振波导光栅的角响应 'DNxc  
    4o;;'P   
    lJ]QAO  
    TwVkI<e0s?  
    4. 谐振波导光栅的角响应 }{j@q~w>$  
    n4M Xa()P1  
    US3)+6  
       DpeJx  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 hkm}oYW+  
    7I#C[:7x  
    1. 用于超短脉冲的光栅 }*}F_Y+  
    g6aqsa  
    XP0;Q;WF}  
    `OgT"FdL!  
    @mv G=:k  
    q :~/2<o  
    O(2c_!d  
    2. 设计和建模流程 Bq HqS  
    +boL?Ix+  
    s]6;*mI2  
     E>i<2  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ,}@4@ >?K  
    B(vCi^  
    ` - P1Y  
     
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