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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。 %oZ:Awx  
    yK~=6^M  
    UtZ,q!sg  
    T<AT&4  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 {28|LwmL  
    4=zs&   
     单光栅分析 zw0w."V  
    −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。 %bW_,b  
    −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。 xP;r3u s  
    *XVwTW[a  
    MmuT~d/  
     系统内的光栅建模 wX$:NOO  
    jc} G+|`  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 qQ&uU7,#  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 GD W@/oQr  
    .KsR48g8  
    nwRltK  
         :2 ;Jo^6Se  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 IK~&`n](>  
    +6m.f,14q  
    3. 系统中的光栅对准 i!wU8 @  
    Q?{%c[s  
    /7Q|D sa  
     安装光栅堆栈 =OVDJ0ozZ  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 6 SSDc/  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 FR&`R  
     堆栈方向 !3ggQG!e  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 NkE0S`Xf  
    ,Kit@`P%  
    =bVPHrKNQ  
    `?Rq44=  
    (~T*yH ~  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 t^t% >9o  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 XR5KJl  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 2_o#Gx'  
    cs9^&N:w[  
    H=r-f@EOrI  
    yU$ MB,1  
    .8hI ad  
     横向位置 *6uccx7{  
    −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。 WzMYRKZ  
    −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。 FhE{khc#  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ~6vz2DuB=  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 M>Q]{/V7T  
     通过组件定位选项。 ==[,;g x  
    uOxHa>h  
    !_S>ER  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 {K(mfTqm  
    `]Bb0h1![  
    s6H'}[E<  
     单光栅分析 ,Z. sGv  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 2[E wN!IZ  
     系统内的光栅建模 ?b7\m":'  
    - 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。 rS8a/d~;0  
    - 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。 / )0hsQs  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 k[=qx{Osx%  
    8~=*\ @^  
    c :R?da  
    XtF m5\U  
    5. 光栅级次通道选择 lame/B&nc  
    Z$oy;j99y  
    |<%!9Z  
     方向 1uF$$E6[  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 }D/+YG  
     衍射级次选择 jDzQw>T X  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 voWH.[n^_  
    - 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。 "kg`TJf=  
     备注 #-hO\ QdC  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 gN&i &%*!  
    eH&F gmU  
    yNu_>!Cp5  
    *zfgO pK  
    6. 光栅的角度响应 P rt} 01$  
    Cu"Cpt[  
    Bx\&7|,x  
     衍射特性的相关性 5*0zI\  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 ,'#TdLe  
    - 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。 qsj{0Go  
    - 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) m 2H4V+M+  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 qT O6I5u  
    k.T=&0J_1  
    E&[5b4D@<  
    _1" ecaA  
    示例#1:光栅物体的成像 ZbnAAbfKH  
    qY_qS=H^  
    1. 摘要 J0G@]H  
    8`=?_zF  
    <}a?<):S  
    O"m7r ds  
    'uPAG;)m  
    XN<SKW(H3  
    A2 l?F  
    2. 光栅配置与对准 s.3"2waZ=T  
       !oLn=  
    {I#_0Q,i  
    ]TV_ p[L0B  
    O&%'j  
    |OQ]F  
         /qpSmRL  
    3. 光栅级次通道的选择 p8Vqy-:  
    fv+]iK<{  
    -Cf)`/  
       V^~RDOSy7n  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 q? ,PFvs"  
    \i.]-k  
    1. 光栅配置和对准 /\J0)V  
    6j E.X  
    yR[6s#F/h  
    .qBc;u  
    !pU$'1D  
    *_V+K  
    2. 基底处理  *7m lH  
    <T 2O^  
    2a d|v]  
    EOPx 4+o  
    3. 谐振波导光栅的角响应 .jrNi=BP*  
    )&Ii! tm3  
    /A_:`MAZ  
    R >xd*A  
    4. 谐振波导光栅的角响应 )e(<YST  
    \C~X_/sg  
    *&U~Io"U  
       aNbS0R>l  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 dPUe5k)G_  
    y6(PG:L  
    1. 用于超短脉冲的光栅 h5?^MRZS  
    a~}q]o?j  
    l4C{LZ  
    InPE_  
    h nydH-;cz  
    HoI6(t  
    :!gNOR6Lh  
    2. 设计和建模流程 /t5)&  
    |Xt G9A>  
    2mLZ4 r>WE  
    *-VRkS-G  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ^[<BMk  
    F5)`FM^R  
    s$Vl">9#  
     
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