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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。 IQz"FH?  
    ^(}D  
    yg}zK>j^vC  
    BhAWIH8@C  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 n*(9:y=l1  
    RbOEXH*]  
     单光栅分析 h"C7l#u  
    −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。 ~H<oqk:O-  
    −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。 =*paa  
    d,%e? 8x5  
    ^a>3U l{  
     系统内的光栅建模 R'Gka1v  
    V$ 8go#5  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 pr~%%fCh  
    −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。 >z{*>i,m1  
    =7^rKrD  
    PhUG}94  
         TRLz>mQ  
    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。 'gBGZ?^N!U  
    dUt$kB  
    3. 系统中的光栅对准 c> SFt tbU  
    WFr;z*  
    X667*L^  
     安装光栅堆栈 E&;[E  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 [ADSGnw  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 Uz4!O  
     堆栈方向 a:q>7V|%$  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 cj[a^ ZH  
    c+BD37S  
    E O.Se9ux  
    0f_+h %%=  
    3t4i2]  
     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)。 tfKf*Um  
    - 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 H[WsHq;T+9  
    - 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。 <w,NMu"  
    95XQ?%  
    o"kVA;5<G  
    Ee~<PDzB  
    Jn |sS(Q}  
     横向位置 Pv#Oea?  
    −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。 L'Yg$9Vz  
    −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。 @~=*W5  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ,H)v+lI  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 Ri   
     通过组件定位选项。 xmM!SY>  
    Mzg zOM  
    $yn7XonS  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 pftnF OLO  
    04j]W]8#  
    u# TNW.  
     单光栅分析 AT:L&~O.  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 gR\z#Sg  
     系统内的光栅建模 +!~"o oQZh  
    - 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。 Tqf:G4!  
    - 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。 wB(X(nr  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 < NRnE8:  
    k#g` n3L  
    {py"Ob_  
    SzTa[tJ+  
    5. 光栅级次通道选择 &E?TR A# E  
    &FpoMW  
    R9&3QRW|  
     方向 /&i6vWMhP  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 mEZHrr J  
     衍射级次选择 w-j^jU><3  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 im&Nkk4n@  
    - 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。 hNRN`\5Z  
     备注 <G_71J`MLC  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 /'l"Us},^!  
    Nd h  
    #iiXJnG  
    `x:O&2  
    6. 光栅的角度响应 ?on EqH>  
    1a]P+-@u[  
    &v/>P1Z G  
     衍射特性的相关性 e~ZxDAd  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 *UZd !a)  
    - 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。 yno X=#`  
    - 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) 'lMDlTU O  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Y6[ O s1  
     8+,I(+  
    jX; $g>P  
    g7;OZ#\  
    示例#1:光栅物体的成像 8Q(A1U  
    ;)ku SH  
    1. 摘要 R xA:>yOPn  
    }rQ0*h  
    d6XdN  
    m7|S'{+!  
    d6f T  
    |Kq<}R  
    ]Om;bmwt  
    2. 光栅配置与对准 s}<i[hY>  
       { V$}qa{P  
    ELZ@0,  
    _oE 7<  
    F|&%Z(@a  
    GD1L6kVd1  
         r`Bm" xI  
    3. 光栅级次通道的选择 Kw =RqF  
    jfU$qo!gi  
    8wLGmv^  
       LYke\/ md  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 = G>Y9Sc  
    +TC##}Zmb  
    1. 光栅配置和对准 U.Fs9F4M#  
    P#9Pq,I  
    :0kKw=p1R  
    "9IR|  
    2i$_ ,[fi  
    >-j( [%  
    2. 基底处理 AHzm9U @  
    w :9M6+mM^  
    |F +n7  
    s{:Thgv,9  
    3. 谐振波导光栅的角响应 zHD 8 \*  
    TMD*-wYr  
    rrSFmhQUk  
    GA"vJFQ  
    4. 谐振波导光栅的角响应 @o6!  
    Flaqgi/j  
    qu0 q LM  
       3$3%W<&^  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Xdh@ ^`  
    n5Mhp:zc,  
    1. 用于超短脉冲的光栅 `o0ISJeKp  
    rX22%~1  
    XEUS)X)  
    5O~;^0iC  
    Ckhw d  
    Y=@iD\u  
    69 J4p=c,  
    2. 设计和建模流程 C'PHbo:  
    #!>`$  
    S`& yVzv  
    CdKs+x&tZ  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 PHMp, z8  
    P]7s1kgaS  
    m4^VlE,`Dh  
     
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