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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。 -Un"z6*  
    Gzp*Vr  
    r`$P60,@C  
    K#Xl)h}y7  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 0+K<;5"63d  
    Fr-Vq =j&  
     单光栅分析 v|dt[>G  
    −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 *TrpW?]Y&  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 >U.7>K V&  
    : )y3 &I  
    P'<j<h6  
     系统内的光栅建模 _0y]U];ce  
    Uu|2!}^T  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 )LsUO#%DO  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ['Qh#^p  
    +Ht(_+To1  
    ']d(m?  
         Jpy~5kS  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 q;#bFPh  
    HIUP =/x  
    3. 系统中的光栅对准 :QF`Orb!^  
    2Sk hBb=d  
    vs>Pd |p;  
     安装光栅堆栈 s`pdy$  
    −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)。 i6S["\h>  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 aWNj l  
     堆栈方向 2&=CC4<!d  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 q,OCA\  
    I+`>e*:@W  
    a|DCpU}  
    5=fS^]- F  
    p&\DG  
     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)。 eep/96G ?  
    - 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 JEK_W<BD  
    - 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。 JE#H&]  
    NZlCn:"  
    VbNN1'a-  
    "Xl"H/3r  
    Y5P9z{X=  
     横向位置 t0za%q!fK<  
    −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。 1r5Z$3t\  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 (!?%"e  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 /8u}VYE  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 O]?\<&y  
     通过组件定位选项。 b&]z^_m)  
    :;IZ|hU  
    7<(kvE*x  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 i>C%[dk9  
    W e*uZ?+  
    lv~ga2>z  
     单光栅分析 =$T[  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 @:@5BCs<  
     系统内的光栅建模 `=Rxnl,<U  
    - 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。 I,"q:QS+  
    - 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。 o5YL_=7m  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 mE'HRv  
    Xc&J.Tw#4*  
    -a l  
    R8YU#D (Q  
    5. 光栅级次通道选择 b8[ ayy  
    =L;g:hc<  
    >.H}(!  
     方向 "*S_wN%  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 - ^Y\'y2  
     衍射级次选择 s=1k9   
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 W}|k!_/  
    - 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。 9H53H"5q  
     备注 JUJrtK S  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 o#D'"Tn!  
    ]ki) (Bb  
    [#AI!-  
    ,Ww.W'#P  
    6. 光栅的角度响应 dKevhm)R"  
    P057]cAat<  
    wzcv[C-x  
     衍射特性的相关性 (Zej\lEN  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 |O'gT8  
    - 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。 z~i>GN_  
    - 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) cV7a, *  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 tVNFulcz$  
    vrh2}biCR  
    ~wcp&D  
    Tu^H,vf  
    示例#1:光栅物体的成像 Gs4t6+Al  
     feM(  
    1. 摘要 Yf1%7+V35  
    9)n3f^,Oj*  
    i-4?]h k  
    vq\L9$WJ  
    Wd7qpWItjQ  
    VkId6k:>6C  
    A6xN6{R!  
    2. 光栅配置与对准 DZ:$p.  
       6aWNLJ@  
    kk OjAp{<t  
    '*`1uomeo  
    5!57<n  
    f %P#.  
         [vnxp/v/<  
    3. 光栅级次通道的选择 $J]NWgXl@  
    E};1 H  
    7{VN27Fa_  
       B9`_~~^U5  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 =`!# V/=  
    }_Y\6fcd  
    1. 光栅配置和对准 Z5*O\kJv  
    ~F;>4q   
    D e$K  
    3)l<'~"z<  
    Q.f D3g  
    R?:(~ X\  
    2. 基底处理 x139Ckn  
    ciN*gwI)  
    <}%gZ:Z6g  
    '=UsN_@  
    3. 谐振波导光栅的角响应 T1RICIf 1F  
    l i%8X.  
    )r XUJ29.  
    Wf&i{3z[  
    4. 谐振波导光栅的角响应 C1-Jj_XQ.  
    `CG% Y>+  
    Hc\oR(L  
       TezwcFqH  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 F&OcI.OTXF  
    WwLV^m]  
    1. 用于超短脉冲的光栅 wNl "y  
    TEbE-h0)]  
    g7K<"Z {M  
    D Z=OZ.v  
    l YjPrA]TC  
    |YrvY1d!  
    %vU*4mH  
    2. 设计和建模流程 92^Dn`g  
    *C(q{|f  
    B,A\/%<  
    +F^X1  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 oXGP6#  
    02po;  
    C+-sf  
     
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