[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。 QQ!%lbMK]  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 R{\vOw:*  
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 单光栅分析 muo(bR8  
−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。
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−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。 ooreforr  
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 系统内的光栅建模 ;&37mO/T  
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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。 9XX&~GW/  
−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。 \/la`D  
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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。 mEv<r6qDT  
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3. 系统中的光栅对准 ZOK2BCoW  
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 安装光栅堆栈 X,:^})]  
−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）。 ++-HdSHY  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 6A;V[3  
 堆栈方向 ;U<;R  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 4 FW~Y  
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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）。 O;9u1,%w  
- 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 d^mw&F)S  
- 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。 ;"-(QE?Mv  
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 横向位置 8{#WF#  
−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。 V$VqYy9 *  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ynvU$}w ~'  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 >N62t9Ll[  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 z6]dF"N  
 通过组件定位选项。 UBzX%:A  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 u n\!K  
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 单光栅分析 8om6wALXB  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Wf/r@/q  
 系统内的光栅建模 &l"/G%W  
- 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。 '#!nK O2<  
- 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。 :m]~o3KRy  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 p:Ry F4{b2  
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HC(Vu  
5. 光栅级次通道选择 FeoI+KA  
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 方向 c.dk4v%Y5  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 L[lX?g?Ob  
 衍射级次选择 U$v|c%6  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 I{tY;b'w  
- 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。 ]6L;  
 备注 N;4bEcWjp  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 p.6C.2q~s]  
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6. 光栅的角度响应 |0ATH`{  
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 衍射特性的相关性 hb#Nm6  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 86Hg?!<i.  
- 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。 /N= }w
C  
- 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） (VDY]Q)  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 lC/1,Z/M  
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示例＃1：光栅物体的成像 x1]J
  
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1. 摘要 ^Ej$o@PH  
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2. 光栅配置与对准 -yOwX2Wv5;  
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3. 光栅级次通道的选择 e}dGK=`  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 a-e_
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1. 光栅配置和对准 @)#EZQix  
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L0l'4RRm\  
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2. 基底处理 lfvt9!SJ+/  
8[b_E5!V  
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CvhVV"n  
3. 谐振波导光栅的角响应 CbGfVdw/c  
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>``sM=Wat  
9xi nX-x;n  
4. 谐振波导光栅的角响应 r7)qr%n  
QyghNImp  
IR2=dQS  
   = N&5]Z  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 L4DT*(;!E  
Vv54;Js9  
1. 用于超短脉冲的光栅 OZc4 -5  
BLN|QaZ  
K| dI'TnW  
N5[^W`Qf  
l-Be5?|{_  
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g,9&@g/  
2. 设计和建模流程 l+#J oc<8  
Xh}S_/9}5  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 V7b;qC'  
C.BlB  
xa.tH)R