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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。 n`w]?bL  
    ?tqJkL#  
    nnT#S  
    v#s*I/kw  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +kE~OdZG  
    ]=i('|YG  
     单光栅分析 :O&jm.2m  
    −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。 BAvz @H  
    −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。 PrfG  
    i0+e3!QU  
    `[}X_d 1A  
     系统内的光栅建模 Z1 ($9hE>  
    L{r4hL [  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 0m> 8  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 E6O!e<ze^  
    0T(+z)Ki  
    zd!%7 UP  
         n=$ne2/  
    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。 4]p#9`j  
    P?|\Ig1Gk  
    3. 系统中的光栅对准 @Y.r ,q  
    jC}HNiM78  
    d2gYB qag  
     安装光栅堆栈 Dic|n@_Fy  
    −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)。 i_r708ep6  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。  qbS6#7D  
     堆栈方向 Rcw[`q3/  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 4<E <sD  
    yoF*yUls^E  
    gdqBT]j  
     #$2/<  
    <,/7:n  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 cjg~?R  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 4J(-~  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 BV7P_!vt  
    , .;0xyc  
     s7:H  
    .o C! ~'  
    ~Sm6{L  
     横向位置 G'w!Aw s  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 ~$[fG}C.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。 }KIS_krs  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 aL90:,V  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 Tl[*(| /C  
     通过组件定位选项。 8{i}^.p  
    4~FRE)8  
    0pEM0M  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 55$';gh,9  
    d-tg^Ot#  
    S|LY U!IWZ  
     单光栅分析 1t?OD_d!8  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 whHuV*K}  
     系统内的光栅建模 F?H=2mzKbz  
    - 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。 >C6S2ISSz  
    - 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。 9Sd?,z  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 <?!'  
    Q#qfuwz  
    yOKzw~;0%  
    [v*q%Mi_  
    5. 光栅级次通道选择 C3f\E: D)  
    m0v .[61  
    6g" h}p\{S  
     方向 w <"mS*Q  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 a9{NAyl<oo  
     衍射级次选择 u "k< N|.3  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 Dr%wab"yy  
    - 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。 +YW;63"o  
     备注 T=M##`jP%  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Y&Fg2_\">  
    `W~    
    ~;Y Tz  
    $)o0{HsL+  
    6. 光栅的角度响应 ?#Z4Dg 9|  
    2=8PA/  
    . 43cI(  
     衍射特性的相关性 M")/6PH8  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 ,~ZD"'*n6g  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 ~ *"iLf@,  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) vWeY[>oGur  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 xYYa%PhIC  
    0^u Ut-  
    Tjrb.+cua  
    FG{les+:  
    示例#1:光栅物体的成像 WfG +_iP?  
    c$&({Z{1  
    1. 摘要  @,k5T51m  
    'xkl|P>=],  
    4E=v)C'  
    {dpDQP +!  
    <anKw|  
    V8B4e4F  
    ][?J8F  
    2. 光栅配置与对准 &b5(Su  
       -XV+F@`Md  
    ;e5PoLc  
    z rSPa\M  
    YT(Eh3ID  
    BPt? 3tC  
         1@KiP`DA  
    3. 光栅级次通道的选择 ^w~B]*A :"  
    !R\FCAW[x  
    '&#gs P9  
       r=Lgh#9S  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 `{Q'iydU  
    +8N6tw/&  
    1. 光栅配置和对准 8^j~uH  
    7(.Z8AO  
    b-  t  
    ~:T@SrVI  
    _Wg}#r  
    0g|5s  
    2. 基底处理 4FRi=d;mP  
    *4`5&) `  
    4l %W]'  
    Fl=H5HR  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Ta?}n^V?;  
    Zc1x"j  
    MU a[}?  
    ;j1E6  
    4. 谐振波导光栅的角响应 mWaij]1>  
    YFB>GQ;  
    Y&O2;q/B  
       6 V0Ayxg7  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 0@cIj ]  
    J}xM+l7uY  
    1. 用于超短脉冲的光栅 OriYt  
    7mMGH(  
    .UL 2(0  
    qovsM M  
     MYy58N  
    Bgc]t  
    _`\!+qGq  
    2. 设计和建模流程 k B]`py!  
    3jxC}xz)  
    C-c'"FHq  
    MBA?, |9Q#  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 <6 Rec^QF  
    xWzybuLp  
    iVZ}+Ct<"  
     
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