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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。 z E\~Oa;  
    c$;Cpt@-j  
    NU 3s^ 8\(  
    jGDuKb@:  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 7K24sHw;%  
    i~{0>"9  
     单光栅分析 'lgS;ItpKu  
    −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。 \?$kpV  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 80LN(0?x  
    E/C3t2@-  
    I\= &v^]  
     系统内的光栅建模 [-nPHmZV[  
    Mw6 Mt  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 KP gzB^>  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 /Em6+DN>  
    6+SaO !lR  
    GP=bp_L  
         x!fRT.,}  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 ]ia{N  
    uAV-wc  
    3. 系统中的光栅对准 KN.WTaO  
    m3`J9f,c/  
    dF+:9iiAm  
     安装光栅堆栈 iMF-TR  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 2&2t8.<  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 0w6"p>s>c  
     堆栈方向 |1m2h]];Q  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 =qww|B92  
    &[[Hfs2:-]  
    GOX2'N\h^  
    !PEP`wEKdp  
    L ?S#3@Pa  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 G=m18Bv{  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 9Hs5uBe  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 LC0g"{M  
    er2#h  
    y+M9{[ i/O  
    Bv^5L>JZ/  
    BBj>ML\X  
     横向位置 bDV/$@p  
    −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。 piAFxS<6  
    −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。 W<Asr@  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 wU&vkb)k  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 B\quXE)  
     通过组件定位选项。 j$r2=~1  
    :a)`iJnb  
    +<sv/gEt  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ,UW!?}@  
    6FEIQ#`{  
    D3C3_ @*  
     单光栅分析 !Gh*Vtd8-  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 p9~$}!ua  
     系统内的光栅建模 gO_d!x*  
    - 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。 m@g9+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。 p^ )iC&*0  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 mfr7w+DK  
    XK/bE35%^!  
    ZP"Xn/L  
    .-cx9&  
    5. 光栅级次通道选择 d{(NeTs  
    u X+ YH  
    1raq;^e9  
     方向 _i2k$Nr  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 7K /quJ  
     衍射级次选择 0W]vK$\F*  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 />V& OX `  
    - 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。 ??,/85lM  
     备注 J,t`il T  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 >]ZW.?1h  
    Si-Q'*Y=  
    8]xYE19=  
    i?'|}tK  
    6. 光栅的角度响应 ;AJ6I*O@+  
    8l >Xbz  
    nc.:Wm6Mj  
     衍射特性的相关性 oGz5ZDa#  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 Qv1cf  
    - 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。 qR9!DQc'  
    - 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) @8 lT*O2j  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Uh3N#O  
    .:B;%*  
    a[NR%Xq  
    wfQImCZ>l  
    示例#1:光栅物体的成像 &|fWtl;43  
    h<bCm`qj  
    1. 摘要 yMJ(Sf  
    4,?WNPqo  
    SL?YU(a  
    ricL.[v9S  
    il$eO 7  
    =JN{j2xY  
    'j\mz5#s  
    2. 光栅配置与对准 =!IoL7x  
       pg{cZ1/  
    EAK[2?CY  
    u0nIr9  
    c uHF^l  
    d^d+8R  
         ,n &Lp  
    3. 光栅级次通道的选择 +IG=|X  
    =LKf.@]#  
    O6Y1*XTmH6  
       L#\5)mO.v  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 =-/sB>-C  
    OuyO_DSI  
    1. 光栅配置和对准 S%jFH4#  
    DSK?7F$_oE  
    X}`39r.  
    :jFZz%   
    x@tI  
    X~Hm.qIR  
    2. 基底处理 3;3 cTXR?=  
    D&G^|: G  
    L+8O 4K{  
    6_>(9&g`zV  
    3. 谐振波导光栅的角响应 VXl|AA<OG  
    x;A.Ll  
    me$nP}%C&  
    m |Sf'5fK  
    4. 谐振波导光栅的角响应 RM>A9nv$\  
    $f+cd8j?o  
    #dQFs]:F  
       5 hW#BB  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 A[uB)wWsn  
    }4kQu#0o")  
    1. 用于超短脉冲的光栅 P2)/!+`a  
    WG +]  
    9*VL|  
    v1=N?8Hz1  
    sW76RKX8  
    Hp[i8PJ  
    ,JfP$HJ  
    2. 设计和建模流程 ~ /rKKc  
    ahFK^ #s  
    }yw>d\] f  
    JH*fxG  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ]d.e(yCuE  
    B_>r|^Vh  
    _}.WRFIJ@L  
     
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