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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。 =Ay'\j  
    W{v{sQg  
    g9XAUZe  
    ,?k~>,{3  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 T[<deQ  
    a#k=! W  
     单光栅分析 qTA,rr#p0  
    −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。 j mH=W)  
    −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。 I=DvP;!  
    X;vfbF   
    b)e';M  
     系统内的光栅建模 Bc!ZHW *&  
    naHQeX;  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ,2R7AHk  
    −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。 @N%/v*  
    FB\lUO)U\c  
    qIC9L"I  
         %^?yI  
    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。 !gKz=-C  
     el"XD"*  
    3. 系统中的光栅对准 \{RMj"w:  
    l )m]<E X  
    RaBq@r*(  
     安装光栅堆栈 MB:VACCr  
    −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)。 VOY#Y*)g  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 `-J$7)d@  
     堆栈方向 )}[:.Zg,3/  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 *Bj7\8cKC  
    {f12&t  
    p[&6hXTd  
    9wB}EDZ  
    S Y7'S#  
     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)。 XoZw8cY  
    - 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 W bP wO  
    - 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。 .vm.g=-q  
    N;6@f*3_i  
    dPtQ Sa  
    O*:8gu'Y2  
    )dMXn2O  
     横向位置 +kXj+2  
    −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。 Q 6)5*o8n  
    −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。 `PH*tdYrh  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 $zR[2{bg  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 ,];4+&|8kW  
     通过组件定位选项。 #dKHU@+U"  
    ,;)1|-^nu  
    Y2B ",v"  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 >JWW2<  
    }Efz+>F 02  
    +I9+L6>UR  
     单光栅分析 UyWKE<  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 sA}Xha  
     系统内的光栅建模 ^UJ#YRzi  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 JBCJVWUt  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 "\:ZH[j  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 NETji:d  
    +~H mP Q  
    #SR"Q`P  
    x|6# /m  
    5. 光栅级次通道选择 FV1!IE-}-  
    R[/]iK+!&  
    :q+D`s  
     方向 EXrOP]Kl  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 y9>?  
     衍射级次选择 [8b,}i 1  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 qU/,&C  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 "?yu^  
     备注 qUMM}ls  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 eL7rX"!  
    [)ybPIv]  
    |RdiM&C7  
    %L^S;v3  
    6. 光栅的角度响应 )t/[z3rn  
    %~ROV>&  
    7fB:wPlG;  
     衍射特性的相关性 z3lMD'uU3  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 "E><:_,\  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 )%}?p2.  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) }: W6Bo-|  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 DJF-J#  
    BU|bo")  
    d_5wMK6O6  
    ?b&~(,A{  
    示例#1:光栅物体的成像 4*<27  
    1HBdIWhHv.  
    1. 摘要 4/rd r80  
    #&hu-gMV  
    m9Z3q ;  
    h2Pvj37  
    %mda=%Yn  
    (:p&[HNuN  
    b;[u=9ez  
    2. 光栅配置与对准 "I|[m%\  
       3j2% '$>E^  
    wN])"bmB  
    X5@rPGc  
    <.d0GD`^  
    &UWSf  
         ye9-%~sjX  
    3. 光栅级次通道的选择 JQ*CF(9  
    9tnW:Nw~  
    Cu%|}xq  
       CVi3nS5Yl  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 8#Q=CTjF  
    4YVxRZ1[3  
    1. 光栅配置和对准 (> v1)*r  
    >,8DwNuq  
    wec |~Rc-  
    [-@Lbu-|  
    ZW}0{8Dk  
    *lN>RWbM%  
    2. 基底处理 nl7=Nhh  
    kpkN GQ2  
    p& > z=Z*  
    N[~"X**x  
    3. 谐振波导光栅的角响应 +yq Z\$ii  
    crJyk#_  
    6 ]@H.8+  
    Ny;(1N|&3  
    4. 谐振波导光栅的角响应 c%uX+\-$  
    y@|gG&f T  
    .1yp}&e#  
       /=x) 9J  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 s!q6OVJ-  
    [Hn4&PET  
    1. 用于超短脉冲的光栅 xQ `>\f  
    zkdyfl5  
    F3\'WQh  
    6'e}!O  
    @l0#C5(:  
    C?bq7kD:H  
    qbjLTE=  
    2. 设计和建模流程 i;1aobG  
    %Ot22a  
    :QnN7&j|(w  
    h Znq\p~  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 1/Pou)D  
    w. gI0`  
    m<>3GF,5bP  
     
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