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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。 /}nrF4S  
    uojh%@.4  
    xdL/0 N3  
    ,zN3? /7  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 F8[B^alAe  
    "s>fV9YyZ  
     单光栅分析 )ew[ Ak|  
    −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。 NDRW  
    −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。 $K?T=a;z  
    ke}Y 2sB  
    e|b~[|;*=  
     系统内的光栅建模 {}g %"mi#  
    bvip bf[m<  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 %Ui{=920  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 >lraYMc<rZ  
    ;V(H7 ZM  
    -7I1Lh#M  
         Jtp>m?1Ve  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 m%oGzx+  
    oNuPP5d[]  
    3. 系统中的光栅对准 egI{!bZg'\  
    6wb^*dD92  
    Mhe |eD#)  
     安装光栅堆栈 I%}L@fZ  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 ` URSv,(  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 O->_/_  
     堆栈方向 9Qzjqq:"Li  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 DO&+=o`"  
    HQ^9 [HN.  
    QFW0KD`5  
    L289'Gzg  
    01LZE,.  
     安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 RDs,sj/Y9?  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 Kajkw>z  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 b:P\=k]8#  
    T!l mO?Q  
    (O8,zqP9l  
    y#S1c)vU  
    O9t=lrYV!  
     横向位置 j|VXC(6 P,  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 ug^om{e-  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 cVQatm  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 g!1I21M1~  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 wVgi+P  
     通过组件定位选项。 t|;%DA)fjw  
    2X|CuL{]  
    }FPM-M3y  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 b/}'Vf[  
    ~TYbP  
    =m`l%V[  
     单光栅分析 uuu\f*<  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 }*iAE>;  
     系统内的光栅建模 p{NPcT%&  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 )fNGB]%  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 (E!%v`_0  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 'sj9[o@]  
    `$J'UXtGc  
    It%T7 X#  
    0/ut:RV0  
    5. 光栅级次通道选择 <z^SZ~G  
    hIR@^\?  
    5pO]vBT  
     方向 c#=&!FRe  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 z{%oJ_  
     衍射级次选择 !q!"UMiG  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 FyCBN tCv  
    - 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。 T3=(`  
     备注 4Mk8Cpz  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Iq+2mQi*/k  
    4 GUA&qs  
    ^>-+@+( r  
    a;%I\w;2  
    6. 光栅的角度响应 ;:P7}v fz!  
    8Bq-0=E  
    iBucT"d]  
     衍射特性的相关性 ze&#i6S  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 ^Sw2xT$p{j  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 8`}l\ Y  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) R6 ;jY/*#  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 =tq1ogE  
     Q.yb4  
    W;qP=DK2  
    jDkm:X}:  
    示例#1:光栅物体的成像 y>`5Kyj3-@  
    YNI;h%w  
    1. 摘要 Uls+n@\!  
    1t.R+1[c  
    a~,Kz\Tt  
    ?b56AE  
    8yn4}`Nc@  
    ~Po<(A}`f  
    vHS2q >  
    2. 光栅配置与对准 *,17x`1e  
       Yr=8!iR$  
    *#zS^b n  
    (Ux [[  
    [_V:)  
    h(nj,X+  
         iUTU*El>  
    3. 光栅级次通道的选择 ~T% Ui#Gc  
    Bhe{L?}0  
    44~hw:   
       BX*69  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 #ra*f~G  
    okstY4f'  
    1. 光栅配置和对准 "Kq>#I'%W  
    ~cIl$b  
    +p z}4M`  
    eQ;Q4  
    /D'M24  
    ;g+]klR!  
    2. 基底处理 J1X~vQAe  
    Z5$fE7ba+  
    Vc _:*  
    A @2Bs 5F  
    3. 谐振波导光栅的角响应 f0DK>L  
    &qKig kLd  
    E=]]b;u-n  
    JaI Kjn  
    4. 谐振波导光栅的角响应 q_sEw~~@!  
    b# u8\H  
    RkA8  
       nR[^|CAR  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 doR4nRl9  
    CW p#^1F  
    1. 用于超短脉冲的光栅 /P:EWUf'  
    :RiF3h(  
    F?BS717qS%  
    u%B&WwHG  
    <^c3}  
    E{% SR  
    g*J@[y;  
    2. 设计和建模流程 id?E)Jy  
    KP{3iUqvO  
    JNi=`X&A  
    psUE!~9,  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 KmmQ,e%  
    "%@v++4y  
    o2naVxetE  
     
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