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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。 |%XTy7^a  
    23L>)Q  
    _r\M}lDh*  
    ^&1O:G*"  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 j+ -r(lZ  
    3lpxh_  
     单光栅分析 C,l,fT  
    −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。 ?%Nh4+3N>  
    −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。 sV%DX5@  
    4FRi=d;mP  
    (iir,Ks2C  
     系统内的光栅建模 U6@c)_* <  
    $B%KkD  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 -~ ~h1  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 a6DR' BC  
    *qO) MpG{  
    1r$-Uh  
         G)}[!'<rR  
    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。 ?=&S?p)-<  
    ur'<8pDb$  
    3. 系统中的光栅对准 A2M( ad  
    OriYt  
    1a{3k#}  
     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)。 s~ 8 g  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ;i6~iLY  
     堆栈方向 ^)>( <6  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Io3-\Ff  
    Pa3-0dUr  
    \Yr*x7!  
    aH_c84DS  
    T@yQOD7  
     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)。 FJ~d&L\l  
    - 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 J Ah!#S(  
    - 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。 z f SE7i0  
    `3T=z{HR9g  
    I&La0g_E  
    Ex p ?x  
    08nh y[  
     横向位置 d|NW&PG  
    −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。 L4/ns@e  
    −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。 (X"5x]7]  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 6J,h}S  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 T/P\j0hR  
     通过组件定位选项。 I &iyj 99n  
    +S(# 7  
    ]z^jz#>um&  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 o[!o+M  
    %@a;q?/?Nd  
    [y`G p#  
     单光栅分析 c%doNY9Q  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 xQvI$vP  
     系统内的光栅建模 M,H8ZO:R  
    - 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。 Ly2,*\7  
    - 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。 n?r8ZDJ'  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 a^J(TW/  
    $GRwk>N  
    _D4qnb@  
    ' /HShS!d  
    5. 光栅级次通道选择 Vp]7n!g4l  
    JE9v+a{7  
    {k.:DH)  
     方向 _1gNU]"  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 g3kbsi7_:  
     衍射级次选择 ]}g\te  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 j13- ?fQ&  
    - 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。 nzaDO-2!  
     备注 Gxe)5,G  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 }kmAUaa,Z  
    [IOI&`?D  
    As)?~dV  
    ?fy37m(M}  
    6. 光栅的角度响应 F(`|-E"E;  
    ?Sh]kJ O  
    -r cEG!  
     衍射特性的相关性 6NV592  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 5"nq h}5  
    - 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。 akbB=:M,x  
    - 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) O.Pp*sQ^  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 NHyUHFY  
    $5G(_   
    2Ty]s~  
    Wd;t(5Xl  
    示例#1:光栅物体的成像 u|IS7>Sm  
    :(US um  
    1. 摘要 87!jn'A  
    K9xvog  
    h!SsIy(  
    *RS/`a;,  
    e+BZoK ^  
    M4)U [v  
    Fvk=6$d2  
    2. 光栅配置与对准 A!!!7tj  
       VCc=dME  
    Ich^*z(F$  
    $rW(*#C  
    26aDPTP$<  
    _(J#RH  
         BmpAH}%T  
    3. 光栅级次通道的选择 =!SV;^-q  
    :u9'ZHkZ  
    &mtt,]6C_  
       ShC$ue?Q  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 >6Uc|D  
    /Yi4j,8!|  
    1. 光栅配置和对准 ep"{{S5g  
    \VhG'd3k  
    P x Q]$w  
    ^dLu#,;  
    ,(q] $eOZ  
    fD[O tc  
    2. 基底处理 b|.Cqsb  
    8?LT*>!  
    Y)/|C7~W  
    vW eg1  
    3. 谐振波导光栅的角响应 'MW%\W;  
    } .045 Wuu  
    ;8PO}{rD  
    GFLat  
    4. 谐振波导光栅的角响应 0'6ai=W  
    %C`P7&8m=O  
    }&/>v' G  
       #b*4v&<  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 P]n0L4c  
    M7?ktK9`ma  
    1. 用于超短脉冲的光栅 5QK%BiDlr  
    o}QP+  
    DqWy@7 a  
    hO[_ _j8  
    z4_B/Q  
    v|~=rvXFC  
    @.E9 ml  
    2. 设计和建模流程 OF`J{`{r  
    N9|J\;fzT  
    hK)'dG*  
    0<v5_ pB  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ynM:]*~K  
    \h3HaNC  
    W7 A!QS  
     
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