[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

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。 Ni@e/| 2b  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Kf?{GNE7  
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 单光栅分析 55\X\> 0C7  
−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。 }AsF\W+5  
−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。 &!YH"{b  
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 系统内的光栅建模 1uge>o&  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 4Ig{#}<  
−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。 bq6{ty"  
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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。
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3. 系统中的光栅对准 tEX~72v  
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 安装光栅堆栈 wY ;8UN  
−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）。 !zkEh9G  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 pnA]@FW  
 堆栈方向 +e]b,9.sR  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ]ifHA# z`~  
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 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）。 rU^ghF  
- 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 W>|b98NPu  
- 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。 iM/0Yp-v'>  
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 横向位置 /~rO2]rZ@  
−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。 0?Wf\7  
−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。 U?^|>cMr  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 8'xnhV  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 4qz{D"M  
 通过组件定位选项。 OK J%M]<  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 %+!9  
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 单光栅分析 8oH54bFp  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 3L]^x9Cu)  
 系统内的光栅建模 nJ#@W b@  
- 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。 c_qy)N
  
- 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。 ,$qs9b~  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 (l_de)N7  
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5. 光栅级次通道选择 EF=D}"E6pO  
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 方向 *3 8Y;{ 4  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 GO3YXO33  
 衍射级次选择 "#k(V=y  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 #*M$,ig  
- 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。 &&S4x  
 备注 wP1VQUL  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 PW<wjf,rQ  
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6. 光栅的角度响应 5nq-b@?L  
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 衍射特性的相关性 fDHISJv  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 )tch>.EQ_  
- 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。 RX\O'Zwlj  
- 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） F^G`Jf  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 <d`UifqD  
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示例＃1：光栅物体的成像 q.F1
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1. 摘要 D?F5o^e"h<  
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2. 光栅配置与对准 GnaVI
  
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3. 光栅级次通道的选择 {Dq51  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 --FtFo  
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1. 光栅配置和对准 W)hby`k  
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2. 基底处理 Qf]!K6eR
 
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3. 谐振波导光栅的角响应 h!~yYNQ"  
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4. 谐振波导光栅的角响应 b;l%1x9r  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 o]U==  
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1. 用于超短脉冲的光栅 }2o
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2. 设计和建模流程 ?,C,q5 T\  
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I5?LD=tt  
3. 在不同的系统中光栅的交换 MsQS{ok+  
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