[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

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。 q~> +x?30  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 y\_+,G0  
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 单光栅分析 SWzqCF  
−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。 cV6H!\  
−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。 ^Saf z8-3o  
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 系统内的光栅建模 ~B{08%|oK  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Ua \f]y  
−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。 3H!]X M  
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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。 $[A^8[//  
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3. 系统中的光栅对准 sPQjB[  
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 安装光栅堆栈 3}\z&|  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 YT8q0BR]  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 GY?u+|Q  
 堆栈方向 O W.CU=XU  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ]8%E'd  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 m^XO77"  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 .iR<5.  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 AsE77AUA  
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 横向位置 2fkyz  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 KC}G_"f.$  
−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。 jo&j<3i  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 TY%c`Q5  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Fq~Zr;A  
 通过组件定位选项。 5rLx b  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ffk>IOH  
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 单光栅分析 v\bWQs1  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 }J
tcAuQt  
 系统内的光栅建模 JJ1>)S}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。 `=p
A;R9  
- 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。 iC hIW/H  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 to).PI?  
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CC^]Y.9  
C+t3a@&|  
5. 光栅级次通道选择 afHRy:<+%  
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 方向 qQ]fM$!  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 tt-ci,X+  
 衍射级次选择 Da)p%E>Q  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。  g4q{ ]  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 vbJdhaf  
 备注 dpE^BWv3  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ~Qif-|[V  
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6. 光栅的角度响应 fc
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 衍射特性的相关性 ,#BD/dF  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 `0%;Gz%}  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 ';\norx;  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） %x,HQNRDU  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 g:~q&b[q6  
c]1AM)xo  
dY.X/f  
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示例＃1：光栅物体的成像 ~pH!.|k-&  
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1. 摘要  7Oe$Ou  
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2. 光栅配置与对准 Pbbi*&i  
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     `K@N\VM  
3. 光栅级次通道的选择 ODKh/u_  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 BZTj>yd  
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1. 光栅配置和对准 HLthVc w  
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2. 基底处理 8z|]{XW{  
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3. 谐振波导光栅的角响应 ldU ><xc2  
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4. 谐振波导光栅的角响应 GHLFn~z@XJ  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 @@R&OR  
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1. 用于超短脉冲的光栅 gyy}-^`F  
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2. 设计和建模流程 )eSQce7H  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 f
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