[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。 )A*53>JV  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ^Lb\k|U,\  
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 单光栅分析 gw"SKp!]  
−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。 47(_5PFb#  
−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。 vWmp?m  
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 系统内的光栅建模 I
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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。 A5F(-  
−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。 &-FG}|*4M  
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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。 rZwSo]gp  
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3. 系统中的光栅对准 t0fgG/f'  
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 安装光栅堆栈 '^m'r+B"  
−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）。 Vaf,
 
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 R\ 8[6H  
 堆栈方向 ?@P
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−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 cvy 5|;-u  
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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）。 Y$XzZ>VW  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 9=$pV==  
- 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。 5cf?u3r!qJ  
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 横向位置 u
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−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。 VF11eZ"  
−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。 ;]xc}4@=mg  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ]:@{tX7c  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 HaL'/V~  
 通过组件定位选项。 Wn6m$=  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 g&$5!ifgi  
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 单光栅分析 /L2ZI1v  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Q)4[zStR#  
 系统内的光栅建模 !XjZt  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 NG3:=  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 m Qx1co  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 #t1? *4.p  
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5. 光栅级次通道选择 h`! 4`eI  
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 方向 q("l?'  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 dHOH]x  
 衍射级次选择 h*KDZ+{)  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 c]VK%zl  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 4MDVR/Z7  
 备注 Pl|I{l*o(`  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 `lm'_~=`&  
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6. 光栅的角度响应 }Gb^%1%M  
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 衍射特性的相关性 VIGLl'8p  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 @>'Wiq!  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 hC{2LLu;n  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） Dz.kJ_"Ro  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 8 rE`  
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示例＃1：光栅物体的成像 J+0 ?e9  
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1. 摘要 uU$/4{  
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2. 光栅配置与对准 ?OO
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3. 光栅级次通道的选择 W^:g_  
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   7S&O{Q7)  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 `i!-@WN"  
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1. 光栅配置和对准 .$G^c  
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2. 基底处理 [nsTO5G$u  
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V3pn@'pr  
3. 谐振波导光栅的角响应 ON_GD"  
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4. 谐振波导光栅的角响应 Ce3  
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   w$I$xup  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 !%C&hH\  
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1. 用于超短脉冲的光栅 ==7=1QfP  
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2. 设计和建模流程 kmL~H1qd  
0.t1p(x;  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 0l%|2}a  
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