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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。 5 : >  
    oQB1fs  
    2Ps `!Y5  
    +/8?+1E ^  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 I=I%e3GEm  
    "2j~3aWj  
     单光栅分析 Z4sjH1W  
    −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。 9jBr868  
    −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。 @TG~fJSA12  
    ~/[N)RFD  
    82l";;n4p  
     系统内的光栅建模 :|( B[  
    EU~'n-  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 WL]'lSHa  
    −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。 h"m7r4f  
    :Dm@3S$4<  
    N/.9Aj/h~&  
         Qp Vm  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 DzOJ{dF  
    7nIMIkT:  
    3. 系统中的光栅对准 _~<TAFBr  
    ^<b.j.$<z  
    ^el:)$  
     安装光栅堆栈 EFOQ;q  
    −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)。 M,lu)~H  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 MkG ->*  
     堆栈方向  =7@  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6?~pjMV  
    y['icGU6  
    >H! 2Wflm  
    |a3b2x,  
    IC42O_^  
     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)。 :v48y.Ij7s  
    - 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 1Qkuxw  
    - 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。 7MfvU|D[d/  
    Vt>E\{@[t  
    VW/1[?HG5  
    93,ExgFt  
    :eO0{JN4T  
     横向位置 v]sGdZ(6-  
    −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。 A O]e^Q  
    −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。 o)DKP>IM#  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 X} 8U-N6)  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 fW`F^G1R  
     通过组件定位选项。 1uE[ %M  
    )nVx 2m4  
    W[ DB !ue  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 %*hBrjbj  
    H2p;J#cv@  
    wVB8PO8  
     单光栅分析 x;/3_"$9>\  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 B7C6Mau  
     系统内的光栅建模 =X):Zi   
    - 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|%@61S  
    - 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。 vF 1$$7k  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 uNDkK o<M  
    T9 1Iz+j  
    Q=E6ZxH5;  
    |,crQ'N'  
    5. 光栅级次通道选择 vJs /ett  
    G})mw  
    =>U~ligu  
     方向 [;bLlS,  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 OduTg^R  
     衍射级次选择 WJWrLu92\U  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 IG\\RYr  
    - 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。 LGkKR{ep(  
     备注 }#1{GhsS  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 >Ww F0W9?  
    qYs6PLC  
    c4|.!AQ>  
    6 9Cxh  
    6. 光栅的角度响应 .0 K8h:I  
    B^Q#@[T   
    g  YZgo  
     衍射特性的相关性 hV%l}6yS&  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 ZL Aq8X  
    - 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。 h=aHZ6v  
    - 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) E*$:~w  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 aap:~F{]X  
    :>5]A6Wi  
    {>qCZ#E5WO  
    @9L9c  
    示例#1:光栅物体的成像 ??Lxb% 7R  
    Jq->DzSmj/  
    1. 摘要 ,^(T^ -  
    D'X'h}+2  
    fHiCuF  
    UTz;Sw?~hw  
    VQCPgs  
    ;%)i/MGEB  
    oj/tim  
    2. 光栅配置与对准 #KwFrlZ  
       kF5}S8B  
    2+'&||h  
    Qj~0vx!  
    Mm5l>D'c  
    0t~--/lA  
         $T6<9cB@  
    3. 光栅级次通道的选择 ?'%&2M zM  
    _VJb i,V  
    W^x[ma z  
       sTb/l!=o  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 {"<Q?yA2y  
    ^a]:GPc  
    1. 光栅配置和对准 r&qD!l5y  
    nD_g84us  
    [x&&N*>N  
    gyPF!"!5dq  
    -vMP{,  
    yP@= x!$  
    2. 基底处理 _tjH=Ff$  
    /xmd]XM=_  
    1osI~oNZ  
    QM IQy  
    3. 谐振波导光栅的角响应 i-Z@6\/a5  
    3K'3Xp@A  
    Deam%)bXM]  
    2`z+_DA  
    4. 谐振波导光栅的角响应 1F=x~FMvY  
    r"n)I$  
    3RD Q{&J:  
       9(C Ke,  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 {3;4=R3  
    71~V*  
    1. 用于超短脉冲的光栅 Mfgd;FsX#  
    m?csake.Me  
    A_2ppEG  
    jj^CW"IB  
    PBUc9/  
    F2u{Wzr_@  
    1.uyu  
    2. 设计和建模流程 -Oo$\=d  
    {{O1C ~  
    {30A1>0#P  
    W6)A":`  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ,0~'#x>  
    cgU7)`0j  
    /g_}5s-Z  
     
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