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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。 MK-+[K  
    @Di!~e6  
    hx*4xF  
    Hd\. ,2a"  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 N%,zME  
    67;6nXG0K  
     单光栅分析 &mW7FR'(  
    −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。 r#A*{4wz  
    −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。 Qgf\"s  
    27+~!R~Yw  
    pw&k0?K#  
     系统内的光栅建模 P(s:+  
    A/"<o5(T(P  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 |ZM>UJ  
    −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。 ;"2VU"  
    Lu~E5 ,  
    )QW hzY  
         _s+G02/q1  
    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。 diNAT`|?#  
    b9ud8wLE[  
    3. 系统中的光栅对准 1S(n3(KRk$  
    V%{WH}  
    .R@s6}C`}=  
     安装光栅堆栈 Sgr. V)  
    −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)。 E]v]fy"  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 s q;!5qK  
     堆栈方向 ie11syhV"  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 v`c;1?=,q  
    |VzXcV-"8)  
    t`'jr=e,~  
    `dD_"Hdt  
    L }3eZ-  
     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)。 D)bL;h  
    - 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 7x=4P|(\}  
    - 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。 !-N!Bt8;  
    S8B?uU  
    5]GgjQ  
    /\_n5XI1  
    kxN O9w  
     横向位置 eM 5#L,Y{  
    −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。 ok [_Z;  
    −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。 Y+o\?|q-E  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 w[D]\>QHa  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 Q-!gO  
     通过组件定位选项。 +zd/<  
    YF-A8gXS  
    o$Ylqb#  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 3u/AqL  
    'l`prp3  
    K3<A<&W_-  
     单光栅分析 n((A:b  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Xz)qtDN|(  
     系统内的光栅建模 }vh4ix  
    - 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。 n1b:Bv4"]#  
    - 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。 AC'_#nPL#  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 >d=pl}-kOQ  
    mhX66R  
    |`Noj+T47I  
    j}B86oX  
    5. 光栅级次通道选择 gC7Po  
    Ef?hkq7X<  
    \v6lcAL-  
     方向 +t%2V?  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 $/|) ,n  
     衍射级次选择 G'p322Bu  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 p}h.2)PO  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 Vs{\ YfF  
     备注 4p-"1 c$  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 I#M>b:"t e  
    {:("oK6w  
    d@1^U9sf  
    rm9>gKN;#  
    6. 光栅的角度响应 L'S,=NYXY  
    '8\9@wzv  
    ?>7-a~*A@  
     衍射特性的相关性 9M3"'^ {$  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 /5/gnp C  
    - 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。 1%*\*z  
    - 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) rD4 umWi  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 f+hHc8g  
    ^g|cRI_"  
    8{/.1:  
    6 iMJ0  
    示例#1:光栅物体的成像 5qW>#pTFVV  
    A9 g%>  
    1. 摘要 ] uyp i#[  
    +)WU:aKI  
    xlJWCA*>  
    $C5*@`GM$  
    h*C!b?:"  
    Tn1V+)  
    e%L[bGW'  
    2. 光栅配置与对准 -5 PVWL\  
       'UWkJ2:!  
    4F G0'J&hw  
    vVw@^7U  
    RPgz"-  
    tx>7?e8E  
         K&`1{,  
    3. 光栅级次通道的选择 ;J TY#)Bh  
    |r Aot2  
    uf#h~;B  
       p? o[+L<  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ;z.niX.fx  
    Vez8 ~r3  
    1. 光栅配置和对准 bV&9>fC  
    [UZ r|F  
    <6Gs0\JB  
    =dDPQZEin  
    -Q@f),  
    > d p/  
    2. 基底处理 ?l?l<`sTO  
    q0VAkVHw4  
    e~zgH\`  
    {@)ZXg  
    3. 谐振波导光栅的角响应  XyE$0i~t  
    4/`;(*]Fv  
    O8$~dzf,2  
    m =b7 r  
    4. 谐振波导光栅的角响应 G]f|?  
    Ld}?daPj  
    \Dq'~ d  
       3PU_STSix  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 [5?Dov^j 3  
    d2#NRqgQ  
    1. 用于超短脉冲的光栅 cZ:jht  
    %5gdLm!p  
    j@z IJ  
    Mww^  
    /Rq\Mgb  
    >pfeP"[(3  
    K9k!P8Rd  
    2. 设计和建模流程 %o%V4K*  
    ErK1j  
    :,JaOn'  
    bKCE;Wu:G  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 hbx4[Pf  
    yqq1a o  
    js81@WX!c  
     
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