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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。 -Uh3A\#(  
    9jBP|I{xI  
    luY#l!mx3  
    8t25wPlx  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 *@^9 ]$*$  
    ViKN|W >T  
     单光栅分析 6Q"fRXM   
    −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。 ?:H4Xd7  
    −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。  dtTQY  
    F-D9nI4{X  
    : M=0o<  
     系统内的光栅建模 wxS.!9K  
    PFq1Zai}n|  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 .hPk}B/KV  
    −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。 +" |?P  
    DP_ ]\V<sT  
    lkl+o&D9  
         mmRxs1 0$  
    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。 v P;  
    (JenTL`%u  
    3. 系统中的光栅对准 76epkiz;=  
    5 6w6=Is  
    $`;1][OD  
     安装光栅堆栈 "Tt5cqUQoY  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 57@6O-t-  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 &|MdBJ  
     堆栈方向 OYW:I1K<5  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 pUF$Nq>og  
    @@uKOFA?  
    bAOL<0RS9`  
    (`'(`x#  
    _?~EWT   
     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)。 wB'GV1|jL  
    - 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 Y2$wL9">  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 H. o=4[  
    g A+p^`;[  
    HD%n'@E  
    }B1f_T  
    x_L5NsO:  
     横向位置 ]8 vsr$E#  
    −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。 [Z]%jABR  
    −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。 @3*S:;x  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 H^sImIEUT  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 " l;=jk]  
     通过组件定位选项。 ExKyjWAJ  
    emT/5'y  
    p`qy57  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 2y`X)  
    FHbyL\Q  
    2^w8J w9  
     单光栅分析 `_"loPu  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 I_k/lwBD  
     系统内的光栅建模 '><I|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。 3QhQpPk) ,  
    - 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。 GHWt3K:*w  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 W*;r}!ro  
    A'6-E{  
    (l+0*o,(  
    X*w7q7\8-:  
    5. 光栅级次通道选择 !-HJ%(5:F  
    j82x$I*  
    ^#gJf*'UE  
     方向 gT_tR_g  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 -JfqY?Ue_2  
     衍射级次选择 N(J'h$E  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 #J'V,_ wH  
    - 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。 ]xxE_B7  
     备注 U6?3 z  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Og-v][  
    O $ARk+  
    #;0F-pt  
    f4;V7DJ  
    6. 光栅的角度响应 f = 'AI  
    RF[Uy?es  
    +[Izz~ _p  
     衍射特性的相关性 ~K@p`CRbV  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 :z-?L0C=0  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 Hb3..o:  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) oH(a*i  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 7Y.mp9,  
    MX"M2>"pT  
    3Yf~5csY  
    PDpuHHB  
    示例#1:光栅物体的成像 zeshM8=  
    s|][p|  
    1. 摘要 KFBBqP  
    G%fXHAs.+  
    KBDNK_7A  
    t>vr3)W  
    *|OUd7P:hU  
    V]Kk =  
    }XD=N#p@z  
    2. 光栅配置与对准 XMF#l]P  
       !{F\ \D/  
    XnKf<|j6k  
    uHuL9Q^  
    )}J}d)  
    iU|X/>k?  
         p^C$(}Yh  
    3. 光栅级次通道的选择 yu jv^2/  
    MKh}2B#S  
    \0;EHB  
       E J&w6),d  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 Wb5n> *  
    :j[=   
    1. 光栅配置和对准 VVe^s|~Z  
    g*WY kv  
    ] u\-_PP  
    ;ykX]5jGh  
    h^f?rWD:nz  
    })?KpYk  
    2. 基底处理 G%dzJpC(  
    {>d\  
    C;YtMY:  
    6u,w  
    3. 谐振波导光栅的角响应 L2%npps  
    Yq:+.UU  
    n{!=gR.v.  
    :Vrj[i-{  
    4. 谐振波导光栅的角响应 &S[>*+}{+  
    =.IAd< C  
    BO>[\!=y  
       b~;M&Y  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 L-|u=c-6  
    L,3%}_  
    1. 用于超短脉冲的光栅 JD ~]aoH  
    loD:4e1  
    Y+C6+I<3  
    + 7nA; C  
    eMjW^-RgE5  
    iwfH~  
    Lw6}b B`}  
    2. 设计和建模流程 8Ib5  
    "4CO^ B  
    DuRC1@e  
    m,SWG[~  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 t x1(6V&l;  
    2SYV2  
    (kJ"M4*<F'  
     
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