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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。 A9Icn>3?`(  
    U(/8dCyyY  
    {5 Sy=Y  
    k&lfxb9pd  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Ruv`yfQ  
    pv8vW'G\E  
     单光栅分析 oy\U\#k   
    −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。 ek1<9" 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。 EGVS8YP>h  
    %l[]n;*$  
    :!yPR  
     系统内的光栅建模 "7J38Ej\  
    -% \LW1  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ,!dVhG#  
    −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。 J p)I9k,Ez  
    mJZB@m u?  
    'U-8w@\Z  
         =[,EFkU?B  
    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。 .iYp9?t  
    zl<D"eP  
    3. 系统中的光栅对准 B?l 0u  
    |7QSr!{_  
    uCoy~kt292  
     安装光栅堆栈 a66Ns7Rb  
    −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)。 |3mcL'  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 o .( Gja4  
     堆栈方向 -"rANP-UI  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 nK}-^Ur  
    7%Ou6P$^fr  
    QXW> }GdKZ  
    g@Pq<   
    QmMA]Q  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 o8Yq3N+  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 5zOC zm  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 wxJoWbn  
    8[;AFm?,`  
    Mm;[f'{M)  
    NOmFQ)/ &  
    wjXv{EsMq  
     横向位置 Nw{Cu+AwG  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 KL./  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 NQA2usb  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 0BH-kr  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 k"|Fu   
     通过组件定位选项。 9/_~YY=/h  
    v 6s]X*l?  
    -A@/cS%p  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 TKQ^D  
    Nt\0) &b  
    U>sEFzBup  
     单光栅分析 I4KE@H"%7  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 v#EFklOP  
     系统内的光栅建模 r'4Dj&9Ac  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 |h&Z.  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 |*^}e54  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 BS ]:w(}[  
    A/{!w"G  
     /PTq.  
    n5z|@I`S_  
    5. 光栅级次通道选择 ?L0|$#Iw  
    z,bK.KFSs  
    upZ tVdd  
     方向 m2P&DdN[  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 mT #A?C2  
     衍射级次选择 GS7'pTsYH  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 !^o{}*]Pi  
    - 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。 \ C>+ubF  
     备注 r-*j"1 e  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 T Y% =Y=  
    y` {|D*  
    Kr[oP3  
    nM ?Nf}  
    6. 光栅的角度响应 D)Ep!`Q   
    mkhWbzD'S  
    W 1u!&:O  
     衍射特性的相关性 hC9EL= A  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 CO9PQ`9+  
    - 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。 R1/c@HQw?  
    - 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) /]U;7)  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 UNK.39  
    d3Y;BxEz  
    ens]?,`0  
    }+Q4s]  
    示例#1:光栅物体的成像 J_fs}Y1q\  
    G&@d J &B  
    1. 摘要 oe|8  
    ;xiwyfqgE  
    |rG)Q0H,  
    dwQ1~  
    *X{7m]5  
    ^b|I^TN0  
    2W`WOBz  
    2. 光栅配置与对准 hlZ{bO 'f  
       <h;_:  
    ,RM8D)m\  
    ];"40/X  
    a+\<2NXYD  
    cTS.yN({G  
         5IOGH*'U8  
    3. 光栅级次通道的选择 q |FOU  
    REYvFx?i  
    a DXaQ  
       LokH4A17U  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 9_nbMs   
    :WX OD  
    1. 光栅配置和对准 /zb/ am1#  
    YM6 J:89  
    MBU|<tc  
    KO%$  
    =[&+R9s  
    PTLlLa85<  
    2. 基底处理 F\^8k/0  
    F'sX ^/;  
    F_9 4k  
    y.}{KQ"a*  
    3. 谐振波导光栅的角响应 ,|3_@tUl  
    Rd5-ao4  
    #z _<{' P"  
    ]z5hTY  
    4. 谐振波导光栅的角响应 _P!b0x~\  
    :o8|P  
    @/ |g|4  
       KvEv0L<ky  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 hc[J,yG  
    Maq`Or|4  
    1. 用于超短脉冲的光栅 6W{Nw<  
    l@* $C&E  
    8h }a:/  
    tgl(*[T2  
    'I+S5![<  
    "uT2 DY[  
    _z8"r&  
    2. 设计和建模流程 RXg\A!5GV  
    m_CW Vw  
    ib#rT{e  
    H#D:'B j29  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 +_$s9`@]6  
    VevG 64o  
    {Ji&rk}NP  
     
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