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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。 A(mU,^  
    - T,;Fr'  
    L//Z\xr|  
    7J]tc1-re  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 (o1*7_]e  
    m q`EM OH  
     单光栅分析 6BihZ|H04  
    −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。 ;J~NfL  
    −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。 zUM;Qwl  
    Bf;dp`(/   
    k;w1y(  
     系统内的光栅建模 wjF/c  
    o yBBW?m  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 <|NP!eMsw8  
    −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。 ?*~W  
    &i8AB{OU  
    t%e}'?#^  
         2Y)3Ue  
    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。 /RuGh8qzP  
    8I)66  
    3. 系统中的光栅对准 `/:ZB6  
    O!}TZfC  
    Fg)Iw<7_2  
     安装光栅堆栈 JpEE'#r|  
    −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)。 Vf#X[$pc/  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 {$,e@nn  
     堆栈方向 Wc4F'}s  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 1MH[-=[Q  
    ty|E[Ez1  
    {(@M0?  
    .(OFYK<  
    c(. 2D  
     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)。 c rPEr  
    - 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 05mjV6j7m  
    - 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。 >(s)S[\  
    N/QTf1$  
    vT V'D&x2  
    Y '&&1 R  
    EELS-qA  
     横向位置 { as#lHn  
    −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。 *p}b_A}D  
    −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。 @vdBA hXk  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 gwDQ@  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 )<bgZ, v  
     通过组件定位选项。 )-q#hY  
    &FF%VUfQJ  
    V&U1WV/  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 XBE+O7  
    =  *7K_M&  
    q~68)D(  
     单光栅分析 V9*Z  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 t{#B td  
     系统内的光栅建模 'M>QA"*48E  
    - 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。 `iYiAc  
    - 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.2<G.9  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 <R)%K);  
    ~0"(C#l 9  
    @:u>  
    q(sEN!^L`  
    5. 光栅级次通道选择  n4;  
    Q>R jv.1  
    G+2!+N\P  
     方向 kH'LG!O  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 (- `h8M  
     衍射级次选择 A)9OkLrc  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 r(;sX  
    - 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。 f%fD>a  
     备注 lXH?*  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ?.t naE  
     xE.K  
    $VOSd<87  
    Y5nj _xQJL  
    6. 光栅的角度响应 \c1u$'|v  
    E9e|+$  
    N>kY$*  
     衍射特性的相关性 b&[bfM<  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 a*?bnw?  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 Fk(nf9M%  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) :.8@ xVH  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 VfWU-lJ  
    G?`{OW3:_  
    iNj*G j  
    v_M-:e3`  
    示例#1:光栅物体的成像 }LK +w+h~  
    T1,Nb>gBq^  
    1. 摘要 En01LrC?  
    c>I(6$  
    :;Z?2P5i  
    9e5XS\  
    PkM]jbLe8  
    I'6 wh+  
    L=g(w$H  
    2. 光栅配置与对准 t&5N{C:  
       {A<pb{<u  
    {}gx;v)  
    %gBulvg  
    kA c8[Hn  
    D,R"P }G  
         l9Xz,H   
    3. 光栅级次通道的选择 R( 2,1f=d  
    vndD#/lXq  
    ;iA6[uz  
       tqo k.h  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 >|j8j:S[  
    vs=8x\W  
    1. 光栅配置和对准 ~ 9Xs=S!  
    w3hG\2)[HS  
    b}&2j3-n,  
    LDX>S*cL  
    Hs9; &C  
    ||p>O  
    2. 基底处理 MSQz,nn  
    4Ny lc.2mi  
    ~F)[H'$A  
    +K2p2Dw(k  
    3. 谐振波导光栅的角响应 dd?ZQ:n  
    `1xJ1 z#  
    _;z IH5 H  
    +"yt/9AO  
    4. 谐振波导光栅的角响应 |.]g&m)y^h  
    YRU1^=v  
    PiL[&_8g  
       PxAUsY  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Nbyc,a[o  
    {tKi8O^Rb  
    1. 用于超短脉冲的光栅 N6R0$Br  
    &$H7vdWNy  
    a ]b%v9  
    v % c-El%  
    P<E!ix  
    V;N'?Gu  
    F/ si =%  
    2. 设计和建模流程 w *Txc}  
    .&Ik(792Z&  
    a_V.mu6h6p  
    c.?+rcnq  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 |g`:K0BI  
    +$CO  
    [TaYNc!\  
     
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