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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。 jlV~-}QKb7  
    :xitV]1.   
    36154*q  
    OAu ?F}O  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 E?o1&(2p  
    #2thg{5  
     单光栅分析 TbqED\5@9w  
    −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。 p$XL|1G*?H  
    −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;D)5yP092  
    2f8fA'|O  
    }yup`R  
     系统内的光栅建模 zPp?D_t  
    ?lJm}0>  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 #/NZ0IbHk  
    −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。 lE~5 b  
    w /$4 Rv+S  
    \$Xo5f<  
         e&G!5kz!  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 `+[e]dH  
    PN ,pEk|  
    3. 系统中的光栅对准 b !FX]d1~k  
    WQ/H8rOs  
    =v-BzF15  
     安装光栅堆栈 e_Na_l]  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 @ !0@f'}e  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 3fJ GJW!zu  
     堆栈方向 7mipj]  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 [:-Ltfr  
    9(>]6|XS  
    h:iK;  
    29DYL  
    bmT_tNz  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 99%oY  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 q@K;u[zFK  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 8<UD#i@:C  
    F-?K]t#  
    aZt5/|B  
    }W{rDc kv  
    ezRhSN?  
     横向位置 ~|e?@3_G  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 V!#+Ti/w4  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 .i[rd4MCK  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 J0 BA@jH5  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 m6J7)Wp  
     通过组件定位选项。 6/`$Y!.ub  
    6 /^$SWd2  
    zr~hGhfq  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 +cQGX5 K  
    q_eGY&M  
    \M~M  
     单光栅分析 H!Gsu$C  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 4.|-?qG  
     系统内的光栅建模 4 G`7]<  
    - 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。 ]-d:wEj  
    - 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。 CL{R.OA  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 4fPbwiK j  
    +yX\!H"  
    XQAdb"`  
    f/t1@d!  
    5. 光栅级次通道选择 &WN#HI."]  
    [MfKBlA  
    Q2sX7 cE  
     方向 N*6Y5[g!\  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 ea-NqdGs;m  
     衍射级次选择 <rd7<@>5D  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 \ .H X7v  
    - 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。 VT1Nd  
     备注 t2Dx$vT*&  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 `2X~3im  
    rYUhGmg`  
    `6:;*#jO,  
    K7 >Z)21  
    6. 光栅的角度响应 <Z%iP{  
    fx@Hd!nO~"  
    *sI`+4h[  
     衍射特性的相关性 C%8nr8 po  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 J [}8&sn  
    - 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。 .a._WZF  
    - 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]6Hgz66  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 EU?)AxH^  
    b~?FV>gl  
    >SO !{  
    5 _X|U*+5  
    示例#1:光栅物体的成像 &9b sTm  
    ?o'!(3`L  
    1. 摘要 lWj{pyZ  
    1 FTxbw@  
    q]F2bo  
    Kn~f$1  
    &|('z\k  
    ~_C[~-  
    )-$Od2u2c  
    2. 光栅配置与对准 \tf \fa  
        # Vz9j  
    ;WX)g&19x  
    bqEQP3t^  
    69{^Vfd;Y  
    vt0XCUnK  
         ;ru=z@  
    3. 光栅级次通道的选择 llVm[7  
    *,g|I8?%VD  
    NoS|lT  
       {qO[93yg)/  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 _@I<H\^  
    ,$irJz F  
    1. 光栅配置和对准 4QbDDvRQ^  
    *nUD6(@g  
    lUWX[,  
    (. ~#bl  
    pyA;%vJn  
    {E *dDv  
    2. 基底处理 @[ {9B6NlV  
    b#;%TbDF  
    r\J"|{)e  
    5~&9/ ALk5  
    3. 谐振波导光栅的角响应 ;Z]i$Vi_r  
    *?'nA{a)E  
    7b7~D +b  
    WW33ZJ  
    4. 谐振波导光栅的角响应 -a:+ h\K  
    v'`VyXetl  
    },9Hq~TA  
       \9Nd"E[B  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 (V2~txMh  
    wZ7Opm<nt  
    1. 用于超短脉冲的光栅 c#'t][Ii  
     ismx evD  
    \"!Fw)wj  
    OwXw9  
    ZmSe>}B=  
    *x[ZN\$`Y  
    'Rbv3U  
    2. 设计和建模流程 $ M?VJ\8  
    S<Z]gY @c  
    wLn,x;;<  
    F_>OpT  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ) #G5XS+)  
    'qR)f\em  
    *?sdWRbu}l  
     
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