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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。 +Rqbf  
    cvfUyp;P  
    O#EqG.L5  
    &tj0M.-  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 &RW`W)0;  
    W pN.]x  
     单光栅分析 _{$fA6C  
    −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 WL U}  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 fQU{SjG  
    59 <hV?  
    HTk\723Rdw  
     系统内的光栅建模 5/?P|T   
    OxQYNi2  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 N*_"8LIfi_  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 Jf_%<\ O  
    jO8X:j09A  
    mb1Vu  
         m[:K"lZ ]2  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 CZ(`|;BC*  
    ` 1+%}}!$u  
    3. 系统中的光栅对准 u,o1{% O  
    : @6mFTV  
    aGK@)&h$  
     安装光栅堆栈 -Sz_mr  
    −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)。 Wp[9beI*M  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 6G of. :"f  
     堆栈方向 0%<+J;'o  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 G\=_e8(  
    | -+zofx  
    $UvPo0{  
    d1]i,C~Y  
    4h8*mMghs  
     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)。 wL3,g2-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 <a|@t@R  
    - 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。 I[D8""U  
    m`}{V5;  
    G1d(,4Xp  
    E\M-k\cSj  
    $1Z6\G O  
     横向位置 A@$kLex  
    −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。 rs]I  
    −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:f%Z5h  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ~L{l+jK$p  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 YGk9b+`  
     通过组件定位选项。 cb$-6ZE/  
    _<*Hv*Zm  
    8-M e.2K  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 LFf`K)q  
    M%`\P\A  
    )D/ 6%]O  
     单光栅分析 nidr\oFUIn  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。  {mTytT  
     系统内的光栅建模 X`JV R"=4  
    - 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。 :O-1rD  
    - 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。 F9flSeN  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 %J~WC$=Qv  
    pqR\>d 0  
    m3.sVI0I  
    -VT+O+9_A  
    5. 光栅级次通道选择 gfgn68k  
    {whvTN1#dh  
    Or0O/\D)  
     方向 '@=PGpRF  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 X}A'Cg0y  
     衍射级次选择 )rtomp:X  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 0-d>I@j  
    - 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。 UE"GJt`I  
     备注 ae+*=,  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 $}o b,i^W  
    -{jdn%Y7CK  
    v)X\GmW7w  
    y2|R.EU\m<  
    6. 光栅的角度响应 R 9 4^4I  
    ?cy4&]s  
    `{Tk@A_yd  
     衍射特性的相关性 K8I$]M   
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 +.yT/y"  
    - 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。 =O$M_1lp  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) q_[G1&MC  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 \jU |(DE  
    kHK0(bYK  
    quxdG>8  
    r 2:2,5_  
    示例#1:光栅物体的成像 gm"#:< )  
    ec3<%+0f  
    1. 摘要 R.9V,R5  
    YN/ }9.  
    SU.ythU2,c  
    EHf\L  
    {y)s.b~JB  
    X[yNFW}S2W  
    rNDrp@A>  
    2. 光栅配置与对准  C})'\1O%  
       BMyzjteS+  
    +-?/e-z")  
    .ic:`1  
     |a^U]  
    Nf41ZT~  
         @OpNHQat9  
    3. 光栅级次通道的选择 {Qu"%h.Al  
    x2Lq=zwJ  
    KKe8 ly,  
       GEUg]nw  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 07v!Zj  
    %kshQ%P)?  
    1. 光栅配置和对准 @~td`Z?1 y  
    5 `D-  
    ]e?x# <S  
    _ QOZ sEe  
    oXsL9,  
    J9~i%hzr  
    2. 基底处理 8jlLUG:g  
    _i0kc,*C\  
    + kK  
    Ta=s:trP  
    3. 谐振波导光栅的角响应 *XOJnyC_H  
    &DG->$&|  
    $tqJ/:I  
    |OO in]5  
    4. 谐振波导光栅的角响应 DL^o_61  
    AM"jX"F9/  
    KL,/2 (  
       Y$K!7Kq  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 |KI UgI  
    n"Veem[_4g  
    1. 用于超短脉冲的光栅 {y=W6uP  
    J5Z%ImiT^O  
    zw<p74DH  
    g]~h(mI  
    U @v*0  
    -7H^n#]  
    G6P)C##ibn  
    2. 设计和建模流程 @oP_;G  
    eDI= nSo  
    D B526O* [  
    3\O|ii  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ^>x|z.  
    Yj|eji7y  
    3chPY4~A  
     
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