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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。 !6UtwCVR  
    ?{OB+f}Mo  
    9{;cp?\)M  
    $YX\&%N  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 `T gwa  
    w,t>M_( N  
     单光栅分析 v&NC` dVR  
    −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。 5ZRO{rf  
    −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。 ;;2Yfn'`9  
    J4-64t nZ  
    +x3T^G  
     系统内的光栅建模 Tjfg[Z/x  
    oTPPYi[r  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 4nfpPN t  
    −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。 #Tjv(O[&  
    $ {iV]Xt  
    rl0sN5n  
         /=5YHq>  
    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。 %YI Xk1  
    !8Rsz:7^-  
    3. 系统中的光栅对准 )Bl0 W  
    l.#iMi(@p~  
    ~qG`~/7  
     安装光栅堆栈 xMAfa>]{n  
    −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)。 Yy$GfjJtL]  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 {g:I5 A#  
     堆栈方向 bF#*cH  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 | Vtd !9  
    "QWF&-kAI  
    SxHj3,`#C  
    jb!R  
    FZW)C'j  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 t4a/\{/#9|  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 h@5mVTb}i  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 t(O{IUYM  
    8b0!eB#_Ee  
    CLb~6LD  
    1e 8J-Nkj  
    G d".zsn  
     横向位置 kj o,?$r %  
    −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。 *?zyF@K{%  
    −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。 jm_b3!J  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 TTS.wBpR,  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 s&<6{AU(id  
     通过组件定位选项。 &i&k 4  
    DS@ZE Q`F  
    ~w&P]L\dB  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 U#I 8Rd I,  
    ]wH,534  
    F__j]}?  
     单光栅分析 ?R  4sH  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 xQ[~ c1  
     系统内的光栅建模 }tvLe3O  
    - 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。 3yWu-U \k  
    - 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。 tgy= .o]  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 tevB2'3^  
    CCCd=s.  
    WOW:$.VO^  
    jE /pba4R  
    5. 光栅级次通道选择 wA+QUN3#n  
    kZ&|.q1zki  
    :^c ' P<HM  
     方向 %h)6o99{wF  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 Uxla,CCp-  
     衍射级次选择 3ErW3Ac Ou  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 h]wahExYP  
    - 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。 HLL[r0P`F  
     备注 =J2\"6BnzA  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 -^C't_Q o  
    K%Dksx7ow  
    }ze,6T*z  
    Ck71N3~W  
    6. 光栅的角度响应 %\5 wHT+)  
    *Nv!Kuk  
    ,/d R  
     衍射特性的相关性 HgHhc&-  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 sFd"VRAV~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。 X2X.&^  
    - 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) ~FnB!Mh}?  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 'hTA O1n8  
    9ANC,+0p  
    ^Z?X\t  
    {`2R<O  
    示例#1:光栅物体的成像 G+k[.  
    $$U Mc-Pq  
    1. 摘要 7MRu=Z.-b  
    'S_kD! BO  
    KC+C?]~M  
    !ke_?+ 8sY  
    9.<dS  
    I) mP ?  
    `t0?PpUo  
    2. 光栅配置与对准 [@SLt$9"  
       c\X0*GX  
    ")J\} $r  
    4>q^W$  
    $U,`M"  
    @,Je*5$o"  
         6XVr-ef  
    3. 光栅级次通道的选择 %9|}H [x  
    ( K5w0  
    -7 GF2 @  
       .C]V==z`[4  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ]SNA2?q  
    9fk@C/$  
    1. 光栅配置和对准 VieX 5  
    |K},f,  
    F-!,U)  
    g[VVxp!C<  
    ]Lc:M'V#  
    }*WNrS">S  
    2. 基底处理 ;>*l?m-S@n  
    {`Ekv/XWa  
    ;]ojfR=?%  
    %O 5 k+~9  
    3. 谐振波导光栅的角响应 "][MCVYP  
    d/Q}I[J.u  
    sE*A,z?  
    13oR-Stj|  
    4. 谐振波导光栅的角响应 . &dh7` l  
    "NUl7ce.R  
    _dCsYI%  
       Pn)^mt  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 g~ tG  
    K6#9HF'2I  
    1. 用于超短脉冲的光栅 z^s40707x  
    OiB*,TWV  
    (!h%) _?.l  
    |_&Tu#er3  
    IUX~dO  
    s1,kTde  
    `aY{$>$S  
    2. 设计和建模流程 hg}Rh  
    #qk}e4u  
    ~z)diF<  
    pfj%AP:  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 G~Xh4*#J  
    SK2nxZOH  
    */gm! :Ym  
     
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