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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。 mX, @yCI  
    eu?P6>urA  
    ?A~=.u@[d  
    >FJK$>[1:p  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +n)bWB%  
    SR`A]EC(V  
     单光栅分析 rrq7UJ;  
    −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。 &Aym@G|k?  
    −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。 AP8J28I  
    54/ZGaonz  
    >h~>7i(A  
     系统内的光栅建模 j&b<YPZ  
    $Rn9*OKr  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 OAEa+V  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 prB:E[1  
    ca,c+5  
    &vIj(e9Y  
          v&7x ~!O  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 XpA|<s  
    F!2VTPm9z  
    3. 系统中的光栅对准 JeAyT48!M  
    3$BO=hI/-  
    (a~V<v"  
     安装光栅堆栈 F5M{`:/  
    −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)。 ]BTISaL-R  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 R;uP^  
     堆栈方向 ?,C'\8'  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 " Lh XR  
    ^K 9jJS9K  
    Ye^xV,U@  
    m`b:#z  
    NH1ak(zHW  
     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)。 IxY!.d_s|~  
    - 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 A2Iqn5  
    - 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。 .TNJuuO  
    3wfJ!z-E8  
    o[S Mt  
    :K(+ KN(  
    faZc18M^1  
     横向位置 @[n%q.|VB  
    −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。 D2io3Lo$ov  
    −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。 B74]hgK  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ?3i<^@?  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 G B>T3l"  
     通过组件定位选项。 $c LZ,N24  
    ZJ[p7XP  
    k\ZU%"^J  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 -cUw}  
    "\M3||.!  
    =S\pI  
     单光栅分析 u:,B&}j  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 qVd s 2  
     系统内的光栅建模 _cJ\A0h^  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 Ev48|X6  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 Cio (Ptt:  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。  AZ-JaE  
    W=,]#Z+M;  
    C4|79UG>s  
    j'UW gwB  
    5. 光栅级次通道选择 !{ORFd  
    CZ(fP86e  
    Tcq@Q$H  
     方向 &*~_ "WyU  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 \x"BgLSE  
     衍射级次选择 <S0gIg`)  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 mH'om SCz  
    - 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。 ,~NJ}4wP  
     备注 '/X m%S  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 =':B  
     x![ut  
    G52z5-=v  
    Wa%p+(\<uB  
    6. 光栅的角度响应 -?ebkHe  
    6{ pg^K  
    Pa ^_ s  
     衍射特性的相关性 t\\<+^[%  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 IN"6 =2:  
    - 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。 rwAycW7  
    - 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) ?nf4K/IjZ!  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 %O>_$ 4q  
    Angt=q  
    m .^WSy  
    KU_""T  
    示例#1:光栅物体的成像 B> zQ[e@t  
    u/5)Yx+5_  
    1. 摘要 PxJvE*6^H  
    >< Qp%yT  
    *,wW-8  
    '8|joj>G=  
    CW~c<,"  
    0Rh*SoYrC  
    d ewN\  
    2. 光栅配置与对准 8ya|eJ]/L  
       %v]-:5g'|  
    H`T}k+e2-N  
    p$6L_ *$  
    <ceJ!"L  
    Y,X0x-  
         eak+8URo  
    3. 光栅级次通道的选择 g=S|lVQm  
    'Y>@t6E4  
    ]?hlpL  
       @Sz7*p  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 t},71Ry  
    < z{,@Z}  
    1. 光栅配置和对准 0Y*Ag ,S  
     Kuh)3/7  
    05;J7T<  
    iD:T KB_r  
    kfy|3KA3m  
    ;7g~4Uv4}  
    2. 基底处理 >):>Pz%U  
    FX/f0C3CK  
    e]smnf  
    3 n1 > +8  
    3. 谐振波导光栅的角响应 V"|j Dnn5  
    2!}rH w  
    Z]^O=kX7k  
    +\MGlsMK@.  
    4. 谐振波导光栅的角响应 'tq4-11xB  
    $eh>.c'&]  
    aX35^K /  
       7]8apei|  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Br"K{g?  
    2QV|NQSl  
    1. 用于超短脉冲的光栅 +K"d\<  
    {OW.^UIq^  
    S{qsq\X  
    9 H~OC8R:  
    `qj24ehc  
    DgC;1U'  
    (Bu-o((N@0  
    2. 设计和建模流程 AM4 :xz  
    rNX]tp{j  
    5=P*<Dnj  
    i  M!=/  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 7By&cdl  
    !a9/8U_>XF  
    ~*ll,<L:  
     
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