[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。 #;$]M4  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 &EfQ%r}C  
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 单光栅分析 @1MnJP  
−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。 +!/ATR%Uci  
−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。 uh)S;3|  
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 系统内的光栅建模 TmsIyDcD~  
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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。 %2?+:R5.  
−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。 U ? +_\  
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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。 q,vWu(.  
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3. 系统中的光栅对准 j3gDGw;  
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 安装光栅堆栈 `*C=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）。 bGPE0}b  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 558P"w0"X  
 堆栈方向 [9 W@<p  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 eU[g@Pq: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>~,R
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- 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 /yOx=V  
- 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。 1( pHC  
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 横向位置 "Ms;sdjg}&  
−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。
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−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。 " kDiK`i  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 o).deP s-  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 3JCo!n0  
 通过组件定位选项。 %#HU~X:  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ag-A}k>v  
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 单光栅分析 #9vC]Gm  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 BR,-:?z  
 系统内的光栅建模 Harg<l  
- 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。 IG781:,/  
- 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。 2jsbg{QS#_  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 j(;^XO Y#  
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5. 光栅级次通道选择 Sc)^k  
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 方向 Z_d"<k}I  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 (eHyas %X  
 衍射级次选择 k]b*&.EY1  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ex3Qbr  
- 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。 J2UQq7-y  
 备注 g3R(,IH  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Ve,g9I  
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6. 光栅的角度响应 ;nY#/%f  
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 衍射特性的相关性 m,l/=M  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 9&6juL  
- 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。 jc^QWK*q  
- 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） SN{z)q  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 #6`5-5Ks;  
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示例＃1：光栅物体的成像 HU3:6R&  
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1. 摘要 _;lw,;ftA  
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2. 光栅配置与对准 lqzt[zgN  
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3. 光栅级次通道的选择 3jmo[<p*x
 
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 @d75X YKu  
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1. 光栅配置和对准 qi-XNB`b  
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2. 基底处理 `lhw*{3A  
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3. 谐振波导光栅的角响应 n1[c\1  
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4. 谐振波导光栅的角响应 JsEJ6!1  
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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 lExQp2E  
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1. 用于超短脉冲的光栅 AFLtgoXn:  
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2. 设计和建模流程 WMbkKC.{J  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 yOM/UdWq  
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