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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。 ^ =ikxZyO  
    -*EJj>x  
    UgP5^3F2  
    a srkuAS  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 |&JL6hN  
    tv2dyC&a  
     单光栅分析 OW>U 5 \q  
    −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。 /dqKFxB1  
    −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。  P/Z o  
    MouYZI)  
    =h)H`  
     系统内的光栅建模 0[];c$r<  
    Du/s  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。  4Zq5  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 !m;VWGl*  
    Rl~Tw9  
    7~',q"4P/_  
         H{BjxZ~)  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 G\ofg  
    x R.Ql>  
    3. 系统中的光栅对准 oAL-v428  
    ^\!p ;R  
    S92Dvw?  
     安装光栅堆栈 F ;D_zo?  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 8C2t0u;Y .  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ax<0grK  
     堆栈方向 qH ~usgqB7  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6$f,DU  
    s{/nO)  
    QNo}nl /N  
    b?$3jOtW  
    h^s}8y  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 5v3B8 @CsA  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 (xTHin$  
    - 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。 ,LW0{(&z  
    "$)2|  
    &jJgAZ!  
    R[V%59#{Z  
    ,wV2ZEW}e  
     横向位置 l^_X?L@  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 ZG>OT@ GA  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 | @YN\g K;  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 x83XJFPWL  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 5&>(|Y~I  
     通过组件定位选项。 W+#?3s[FV  
    GgtL./m  
    `{/=i|6  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 [bp"U*!9P  
    zumRbrz  
    SlZu-4J.-  
     单光栅分析 JB-j@  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 p)oW'#@a  
     系统内的光栅建模 _)|!.r&)63  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 *0U(nCT&m  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ?YS`?Rr  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 BZj[C=#x  
    MMf6QxYf  
    y`BLIEI  
    uPqPoI>N!  
    5. 光栅级次通道选择 d+^;kse  
    %:y-"m1\u$  
    eAqQ~)8^  
     方向 i{8=;  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 o _-t/ ?  
     衍射级次选择 <Z&gAqj 2  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 N*xgVj*  
    - 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。 56 )B/0=  
     备注 ijTtyTC  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 !nu['6I%  
    l>G#+#{  
    jfWIPN  
    o{ (v  
    6. 光栅的角度响应 @|^C h+%@  
    %ry>p(-pC(  
    8RK\B%UW  
     衍射特性的相关性 `i{:mio  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 6?74l;  
    - 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。 b,'./{c0  
    - 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) :eO]65N  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 :G-1VtE n  
    QZ`<+"a0  
    *be+x RY  
    E|6|m8  
    示例#1:光栅物体的成像 jPd<h{js  
    dlU=k9N-  
    1. 摘要 %>bwpN  
    C }[u[)  
    ~}5(J,1!  
    ,s2.l/5r;C  
    zbnQCLs  
    QSLDA`  
    )dV.A IQ+  
    2. 光栅配置与对准 h"'f~KM9a>  
       *dTw$T#  
    vxgm0ZOMN  
    `+gF|o9  
    @@$ _TaI  
    I2 Kb.`'!  
         *Dn{MD7,M  
    3. 光栅级次通道的选择 AE$)RhY`  
    "6}+|!"$  
    Ns $PS\  
       UOY1^wY  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 D3Mce|t^  
    WX[y cm8  
    1. 光栅配置和对准 fG{oi(T  
    {/Cd^CK  
    {L0w& ~$Fy  
    ,t[D1KZt  
    [ M'1aBx^  
    Cu Gk?i  
    2. 基底处理 iO@wqbg$6  
    ^T[ #rNkeL  
    @4|/| !  
    ZQ:Y5 ph  
    3. 谐振波导光栅的角响应 l{R)yTO  
    p<jr&zVEc>  
    l ghzd6  
    5Q88OxH  
    4. 谐振波导光栅的角响应 o#Y1Uamkf  
    0 QpWt  
    pg<>Ow5,~l  
       vuAjAeKm  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 V1fPH;  
    ovohl<o\  
    1. 用于超短脉冲的光栅 IF}r%%'Y$  
    1-n0"lP~4  
    rQqtejcfx  
    dO@iq^9-  
    2V]2jxOQ  
    pGFocw  
    a$GKrc,z  
    2. 设计和建模流程 oMPQkj;  
    E=E<l?ob  
    4Y2>w  
    p .HA `R>  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 v\Hyu1;8  
    wnX6XyUH  
    {x: IsQZ  
     
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