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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。 >qS2ha  
    XImX1GH  
    \OE,(9T2P.  
    3<O=,F  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 L};P*{q2Z  
    aJLc&o 8Yg  
     单光栅分析 &t,"k'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。 ;pt.)5  
    −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。 A_g\Fa[jG  
    i6P'_  
    ^;'FC vd  
     系统内的光栅建模 9_x rw:4  
    e(H{C  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 h{ T{3  
    −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。 ]ONBr(M\  
    &$yDnSt\  
    SZD7"m4  
         rEwd76?  
    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。 95mwDHbA  
    {[~dI ~  
    3. 系统中的光栅对准 6 \}.l  
    $6]1T>  
    :u`gjj$:s  
     安装光栅堆栈 dlH&8  
    −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)。 5}TTf2&Xo#  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 "#P#;]\`  
     堆栈方向 0-:dzf  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ?tkl cYB  
    [&sabM`Ul  
    H"c2kno9  
    M^{=&  
    Uc9hv?  
     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)。 C6A!JegU  
    - 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 YBL.R;^v  
    - 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。 L cTTfb+<  
    0IyT(1hS  
    r0s(MyI  
    DfX~}km  
    }b^x#HC  
     横向位置 1L%$\0B4hm  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 #xw3a<z?u  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 gI00@p:m  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 q;.LK8M  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 B\tm  
     通过组件定位选项。 63QF1*gPH  
    Fg0!2MKq*  
    N!./u(b  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 oG\lejO  
    W9;9\k  
    UAGh2?q2  
     单光栅分析 jS)YYk5  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ]IH1_?HgP7  
     系统内的光栅建模 C(vQR~_  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 fo~>y  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 <8^ws90Y  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 \46*4?pP  
    K^I B1U$  
    EFv^uve  
    #u3E{NB  
    5. 光栅级次通道选择 Bm  4$  
    Sa@T#%oU  
    N]-skz<v  
     方向 K5F;/ KR"  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 (9b%'@A@m  
     衍射级次选择 -/:K.SY,  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 .yHi"ss3  
    - 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。 .\ :MB7p  
     备注 e/x6{~ju^N  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 i:Gyi([C  
    DGg1TUE  
    ^%0^DN  
    F`1J&S;C  
    6. 光栅的角度响应 |uI~}pSG  
    c]"w0a-`^@  
    z pDc~ebh  
     衍射特性的相关性 i(kx'ua?  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 _{n4jdw%(  
    - 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。 ]|u7P{Z"R  
    - 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) ~V0 GRPnI  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 'K\H$<CJ  
    LI<Emez  
    Gd$!xN %O  
    sFHqLG{/  
    示例#1:光栅物体的成像  FL b  
    < <F  
    1. 摘要 7=s0Pm  
    "{kE#`c6<n  
    f4VdH#eng`  
    (M<l}pl)  
    cj[x%eK>  
    ZQn>+c2%!  
    Ibx\k  
    2. 光栅配置与对准 WVz2 bzj  
       nJ$2RN  
    a^_W}gzzd  
    nm_4E8&X  
    wPq9`9 #  
    Z?'?|vM  
         *j=58d`n  
    3. 光栅级次通道的选择 ""Oir!4  
    D&i, `j  
    |oSqy  
       rjj_]1?K  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 bjI3xAs~  
    nM *}VI  
    1. 光栅配置和对准 }^VikT]>1  
    KzQFG)q,  
    lM#,i\8Q  
    ,v`03?8l(  
    #XG3{MGX[  
    hQ@#h`lS  
    2. 基底处理 PHJHW#sv  
     P1)87P  
    d[  _@l  
    lnK  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Jfo'iNOu  
    sLFZ 61rT  
    mwsdl^c  
    ; 6PRi/@  
    4. 谐振波导光栅的角响应 u,{R,hTDS  
    j\zlp  
    |Y?<58[!)  
       TL)7X.1'L  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 {:3:GdM6  
    U| ?68B3  
    1. 用于超短脉冲的光栅 y4$$*oai&  
    B/o8r4[80  
    FnI}N;"  
    2-jXj9kp`  
    &#KN"uPW  
    6b$C/  
    2 |JEGyDS-  
    2. 设计和建模流程 q+2A>:|  
    /W .G- |:  
    !0P:G#o-$  
    m)  rVzL  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 qkz|r?R)  
    q2'}S A/  
    )l.uj  
     
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