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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。 p|z\L}0  
    }G#TYF}  
    1c} %_Z/  
    [l2ds:  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 |h; _r&  
    Ol~j q;75  
     单光栅分析 OA_Bz"  
    −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。 CN$wlhs  
    −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。 bI,gNVN=  
    X;I;CZ={  
    L+&eY?A  
     系统内的光栅建模 y[s* %yP3l  
    A@X&d y  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 m|)Mc VV  
    −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。 S WYIQ7*  
    j~eYq  
    jcWv&u|  
         $Xf gY1S  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 L`$MOdF{_  
    >t,BNsWB  
    3. 系统中的光栅对准 n'yC-;  
    w>:~Ev]  
    k#I4^  
     安装光栅堆栈 e[HP]$\   
    −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)。 \)=X=yn2  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 yE(>R(^  
     堆栈方向 F8J;L](Dq  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 DL5`A?/  
    DA_[pR  
    Q3M;'m  
    ^gwVh~j  
    )2|'`  
     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)。 `[<j5(T  
    - 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 5h9`lS2  
    - 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。 GB1[`U%  
    S(^*DV  
    !4 4)=xW  
    aN7VGc  
    ZqHh$QBD 9  
     横向位置 0Dj<-n{9  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 W 2VH?-Gw  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 tK3.HvD  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 )SMS<J  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 `zNvZm-E  
     通过组件定位选项。 E>tlY&0[$  
    c]`}DH,TJ  
    Ixhe86-:T  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 N:j"W,8  
    S{7*uK3$  
    }+K SZ,  
     单光栅分析 m L#-U)?F  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 @'.(62v  
     系统内的光栅建模 (Yz EsY  
    - 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。 #%4-zNS  
    - 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。 f?wn;;z`  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 n&Q{ [E  
    `B{N3Kxbp  
    ?*I2?   
    *]Nd I  
    5. 光栅级次通道选择 KLW#+vZ  
    VC "66 \d&  
    b[<zT[.:  
     方向 p/|]])2  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 12\h| S~  
     衍射级次选择 S) /(~  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 SomA`y+ERn  
    - 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。 6Y^UC2TBs  
     备注 !/W[6'M#p  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 a"^0;a  
    &ah!g!o3  
    :-B,Q3d  
    QMoh<[3qu  
    6. 光栅的角度响应 zQJ9V\0  
    Az29?|e  
    pqmS w  
     衍射特性的相关性 RF/I*5  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 .lVC>UT  
    - 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。 lwEJ)Bv  
    - 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) .CI { g2  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。  VP H  
    5[.Dlpa'7  
    ;Wa4d`K  
    a?bSMt}  
    示例#1:光栅物体的成像 8W$uw~|dw  
    lf4V; |!^  
    1. 摘要 p._BG80  
    w%jc' ;|  
    . :Q[Z  
    %|L+~=  
    USLG G}R  
    q:4 51C  
    X{A|{u=  
    2. 光栅配置与对准 P;o6rQf  
       SoZ$1$o2  
    tbHU(#~  
    2GNtO!B.  
    !+tz<9BBY  
    >e y.7YG  
         Z -3i -(  
    3. 光栅级次通道的选择 MP/6AAt7=|  
    =e'b*KTL,  
    n82N@z<8]  
       KI~BjP\e  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 *RugVH4  
    2P9gS[Ub  
    1. 光栅配置和对准 UxI0Of&:  
    fZU#%b6G  
    l:v:f@M&  
    t(69gF\"  
    @vWf-\  
    i$HA@S  
    2. 基底处理 <k)@PAV  
    M`!\$D  
    jE!<]   
    c e`3&  
    3. 谐振波导光栅的角响应 ^:g8mt  
    FSZQ2*n5  
    |:_WdU"Q]  
    MxMrLiqU6l  
    4. 谐振波导光栅的角响应 jj^{^,z\  
    \a]JH\T)Q  
    !e?;f=1+E  
       jQjtO"\JG  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 N yT|=`;  
    ,L ;ueAo  
    1. 用于超短脉冲的光栅 1<#J[$V  
    m1DzU q;  
    xE(VyyR  
    {=Y%=^!s  
    [ iE%P^  
    a1]@&D r  
    ld58R  
    2. 设计和建模流程 =C{)i@ +  
    8 1;QF_C  
    90OSe{  
    nbM[?=WS  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 [gm[mwZ  
    AF5.)Y@.  
    h=6Zvf<x  
     
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