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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。 s3sPj2e{  
    U[EZ, 7n8  
    W+Q^u7K  
    %urd;h D  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Y?v{V>;*A  
    ?>s[B7wMp  
     单光栅分析 6^e}^~|  
    −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。 `n?Rxhkwp  
    −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。 pf$gvL  
    #IR,KX3]A  
    K1$   
     系统内的光栅建模 +3F%soum95  
    `Kbf]"4q  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 dym K@  
    −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。 /b7]NC%  
    |/;;uK,y  
    43?uTnX/  
         ,GF]+nI89  
    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。 Ge7Uety  
    Vbv)C3ezD  
    3. 系统中的光栅对准 HA74s':FN  
    *7o@HBbF  
    p""\uG'  
     安装光栅堆栈 i__f%j`!W  
    −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)。 t0_4jV t  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 Ye S5%?Fk  
     堆栈方向 7 !dj&?  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 R} X"di  
    G=/^]E  
    Ggry,3X3  
    kvG.?^ v  
    $5:I~ -mx  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 :s*t\09V7  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 3i1TBhs6  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 #&X5Di[A  
    X-*LA*xbN  
    6UI6E)g  
    N[A9J7}_R  
    #mYe@[p@  
     横向位置 a+RUSz;DL  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 ,_ TE@ ]!$  
    −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。 C8W_f( i~  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 1~Z   
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 ,FwpHs $A  
     通过组件定位选项。 (mplo|>  
    2H1 [ oD[  
    tOX -vQ  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 _Q'f^Kj  
    gO{$p q}  
    *zQhTYY  
     单光栅分析 OLo?=1&;;  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ZUD{V  
     系统内的光栅建模  ~)F_FS  
    - 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。 7K ~)7U  
    - 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。 *{,}pK2*  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 [dFe-2u ,$  
    31\mF\{V  
    k[)/,1  
    =YIosmr  
    5. 光栅级次通道选择 pedyWA>  
    \H&;.??W  
    Lr 9E02  
     方向 k!bG![Ie|  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 I@5$<SN  
     衍射级次选择 1]9l SE!E7  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 bI^F (  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 cc3/XBo  
     备注 n0G@BE1Y=  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 B" _Xst  
    zJ$U5r/u  
    1_TniR3z1  
    Vw3=jIQN:!  
    6. 光栅的角度响应 F|cli <  
    2I|lY>Z  
    EEMRy  
     衍射特性的相关性 @-Y,9mM   
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 re,}}'  
    - 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。 9R">l5u  
    - 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) =v0w\( ?N  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 0dQ\Y]b  
    ~T/tk?:8Vi  
    r&ys?@+G  
    &-w.rF@  
    示例#1:光栅物体的成像 < 2fy(9y  
    kGL3*x  
    1. 摘要 r i)`e  
    pFV~1W:  
    qu^~K.I"  
    a_]l?t  
    \%9QE  
    Q5l+-  
    u/NcX  
    2. 光栅配置与对准 p>f ?Rw_  
       of GoaH*h  
    u%6b|M@P  
    hd,O/-m#  
    -r]L MQ  
    [>U2!4=$M  
         ~]`U)Aw  
    3. 光栅级次通道的选择  -PU.Uw]  
    O OXP1L  
    (Q&O'ng1  
       d'H gek{T  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ZD7qw*3+  
    ,b5vnW\  
    1. 光栅配置和对准 N7KG_o%  
    ^.  
    =q|//*t2  
    )=bW\=[8  
    K r<UPr  
    yqtaQ0F~  
    2. 基底处理 ];5Auh 0o  
    r:Q=6j,  
    B9Wd '  
    5sj$XA?5  
    3. 谐振波导光栅的角响应 yW\kmv.O  
    Ra6}<o  
    NxDVU?@p*  
    yjq|8.L[ G  
    4. 谐振波导光栅的角响应 RTDplv; ]  
    [0]J 2  
    cct/mX2&~  
       SSyARR+;c  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Zz]/4 4t  
    G:wO1f6  
    1. 用于超短脉冲的光栅  =zDvZ(5  
    ?A24h !7  
    "q!*RO'a  
    ZR"qrCSw`  
    vlipB}  
    tA,J~|+f:  
    *~*"p)`<  
    2. 设计和建模流程 ?Iij[CbU  
    Y7 K2@257  
    `s3:Vsv4  
    la4%Vqwgu  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 2- (}=N  
    g6S-vSX,  
    \hb$v  
     
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