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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。 ,%/F,O+#  
    =?Co<972Z  
    A ][ ;v  
    :1t&>x=T  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 }<2|6 {  
    Z{ YuX  
     单光栅分析 qe1>UfY  
    −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。 zBI2cB8;P  
    −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。 1A;,"8kBd  
    8=f+`e  
    Xq"9TYf$  
     系统内的光栅建模 Y._ACQG3  
    Vd.XZ*}r*  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 5' t9/8i  
    −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。 9nO&d(r g  
    wuCZz{c7  
    !f!YMpN  
         b+AxTe("  
    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。 * kL>9  
    9-A@2&J1  
    3. 系统中的光栅对准 @!x7jPr  
    YuoErP=P  
    e7Gb7c~  
     安装光栅堆栈 3M^`6W[;  
    −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)。 RAEN  &M  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 | Cfo(]>G  
     堆栈方向 1G(wESe  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Q[`2? j?  
    TFbF^Kd#:d  
    h52+f  
    Iw$T'I+4W  
    Sxy3cv53  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 geM`O|Np  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 x)q$.u+  
    - 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。 2gvS`+<TP  
    =AHV{V~  
    Ra~:O\Z  
    (a,`Y.  
    V z5<Gr  
     横向位置 Z +<Y.*6  
    −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。 ]YD qmIW  
    −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。 @6U&7!  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 Frhm4H%,_R  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 z%6egi>  
     通过组件定位选项。 eEmLl(Lb  
    1mEW]z  
    <dk9n}y<,  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 at3YL[,[Z  
    1-!|_<EW1  
    dt>!=<|k  
     单光栅分析 wDh&S{N  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 3fop.%(  
     系统内的光栅建模 pAEJ=Te  
    - 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。 {#{nU NW  
    - 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。 V/"41  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 b\t@vMJ  
    @[rlwwG,  
    6~k qU4lL  
    ."q8 YaW  
    5. 光栅级次通道选择 0wETv  
    %#]/ ]B/4  
    /hyCR___  
     方向 =4x-x nA  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 OL&VisJ{75  
     衍射级次选择 6z67%U*8r  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 5_L43-  
    - 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。 7nPm{=B G  
     备注 Lhgs|*M  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ;Y &2G'  
    y|.dM.9V  
    %__.-;)o  
    Cmj `WSSa  
    6. 光栅的角度响应 klj.\wg/p{  
    lU3Xd_v O  
    VqB9^qJ]!  
     衍射特性的相关性 gE!`9#..  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 ?Vr~~v"fg8  
    - 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。 Fg^zz*e  
    - 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) "\1V^2kMr  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 3dI(gm6  
    OoAZ t  
    l_=kW!l  
    SYK?5_804  
    示例#1:光栅物体的成像 inx0W3d"T  
    -IS?8\ Q<  
    1. 摘要 S>?B)  
    tgm(tDL  
    [6Nzz]yy  
    }(if|skau  
    ok9G9|HA  
    mZ t:  
    51M'x_8  
    2. 光栅配置与对准 AwGDy +  
       u]Y NF[]  
    N_8L8ds5  
    : ]JsUb{YK  
    t~]oJ5%  
    x1*@PiO,.  
         04<T2)QgK  
    3. 光栅级次通道的选择 "LH*T  
    u&Dd9kMz  
    GUK3`}!%  
       SxCzI$SGu  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ?{6[6T  
     wZUR  
    1. 光栅配置和对准 O0<GFL$)&  
    Y3wL EG%,:  
    (vf5qF^  
    5B=Wnau  
    x@>^c:-f  
    ?rH=<#@  
    2. 基底处理 |k9A*7I  
    $JXQn  
    oE4hGt5x{  
    @AdJu-u  
    3. 谐振波导光栅的角响应 ,s1n! @9  
    Y:="vWWG  
    @$'1  
    *Cgd?*\7  
    4. 谐振波导光栅的角响应 OG}D;Ew  
    DV~1gr,\  
    }"?K Hy  
       S\UM0G}v  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 W(tXq  
    Iq[,)$  
    1. 用于超短脉冲的光栅 )Z 3fytY  
    ;EfMTI}6K  
     qz:_T  
    #0WO~wL  
    N6<23kYM  
    0IM#T=V  
    Vkb&' rXw+  
    2. 设计和建模流程 K\ \U F  
    \:?H_^^ d  
    BPd]L=,/  
    )FqE8oN-  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 2'r8#,)  
    T't^pO-`  
    l9.wMs*`X  
     
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