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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。 7K\H_YY8#  
    ]B'H(o R<|  
    ,2y " \_  
    Pp9nilb_(  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 .}6Mj]7?i  
    3~uWrZ.u  
     单光栅分析 4t<l9Ilp  
    −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。 Dqu][~oQ  
    −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。 G'\x9%  
    g12mSbf=9  
    TM1D|H  
     系统内的光栅建模 k"V@9q;*  
    oD=6D9c?  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 mn;Wqb/  
    −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。 #FHyP1uyc  
    G^ 2a<?Di  
    lW8!_h"G`n  
         w'-J24>=  
    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。 :d5f U:  
    w=txSF&Qr  
    3. 系统中的光栅对准 M\f1]L|8d  
    1~x=bphS  
    ,PyA$Z  
     安装光栅堆栈 O [81nlhS0  
    −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)。 yye( ^  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 -}W `  
     堆栈方向 o@d+<6Um  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ezOZHY>|#  
    o=,q4;R'  
    J6) &b7  
    V=C@ocy Z  
    qU1^ K  
     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)。 Nd"Rt  
    - 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 zJp@\Yo+  
    - 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。 N9M''H *VS  
    $|2@of.  
    2`o}neF{  
    ?QnVWu2K  
    MWHGB")J  
     横向位置 ~[mAv #d&i  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 1xJc[q  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 [;Q8xvVZ'  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 4RH'GnLa  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 6G<t1?_yD  
     通过组件定位选项。 F=29"1 ._  
    ~)zoIM\  
    4)BPrWea1  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 btfjmR<Tp  
    o H/4opV  
    lD8&*5tDmP  
     单光栅分析 7H-,:8  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 y=H^U.  
     系统内的光栅建模 Y=oj0(Q*  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 FA.h?yfr  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ::y+|V/  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ?,J N?  
    LvJ')HG  
    >b |TaQ  
    !OJ@ =y`i  
    5. 光栅级次通道选择 ) #/@Jo2F  
    zFjG20w%3g  
    oRM,_  
     方向 1Ftl1uf  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 Lc|5&<8ZG1  
     衍射级次选择 JM#jg-z,~  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 y)W.xR  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 kO:iA0KUX  
     备注 ,`/J1(\ nd  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 !8"516!d|p  
    rsP3?.E  
    ^;3z9}9  
    _/"m0/,  
    6. 光栅的角度响应 D?rQQxb  
    WV5gH*uUa  
    #,O<E@E  
     衍射特性的相关性 VT1W#@`e-  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 "D7*en  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 G3P3  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) :K&   
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 --0z"`@{  
    tvptaw A.  
    +XU*NAD,!  
    .J3lo:  
    示例#1:光栅物体的成像 rMqWXGl`(  
    ZoB?F  
    1. 摘要 6Flc4L8JU  
    %@L(A1"#D  
    3ug{1 M3  
    GLA,,i'i9  
    3Juhn5&N  
    w}<BO> z  
    h2+vl@X  
    2. 光栅配置与对准 (F_Wys=6  
       7|3Z+#|T  
    G*e/Ft.wf8  
    wo84V!"A  
    ;}3wT,=sN  
    5<Cu-X  
         aT"q}UTK  
    3. 光栅级次通道的选择 [ V()7  
    VB*$lx X  
    [g/Hf(&  
       5KU}dw>*g  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 <iiu%   
    _h7!  
    1. 光栅配置和对准 L.lmbxn  
    /<s'@!W  
    gA~BhDS  
    p+#J;.  
    'Wl) )lB  
    { dwm>a  
    2. 基底处理 <WtX> \]l(  
    EUmQn8  
    jE2k\\<a  
    PX52a[wNDH  
    3. 谐振波导光栅的角响应 c, \TL ]  
    ,*a8]L  
    yC4JYF]JN  
    bSU9sg\  
    4. 谐振波导光栅的角响应 . [+ObF9=  
    ' ~lC85  
    %#2[3N{  
       '81$8xxdY  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 :,y V?E6]  
    PDvqA{  
    1. 用于超短脉冲的光栅 {l.) *#O  
    F N;X"it.  
    j\f;zb?F  
    A5z`_b4f  
    _ mhP:O  
    }&d]Uv/4  
    ^4x(a&  
    2. 设计和建模流程 oOBN  
    zv||&Hi  
    }7+G'=XI/  
    0vQ@n7  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 f8L  
    X8<<;?L  
    (ScL  C  
     
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