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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。 %[;<'s5e~  
    Oj~k1+*  
    G8 f7N; D  
    \ >1M?  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 R0-ARq#0<  
    i1C]bUXA  
     单光栅分析 ]!0 BMZmf  
    −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。 c$@,*c 0n  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 z[] AH#h  
    <N+l"Re#]  
    OjyS ?YY)b  
     系统内的光栅建模 29x "E$e  
    v>7tJ[s  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ?jz{fU  
    −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。 ?AYI   
    9`-ofwr'|  
    z[ IG+2  
         _ 4Hf?m7z  
    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。 &!KJrQ  
    Y13IrCA2  
    3. 系统中的光栅对准 *!'00fv  
    +~8/7V22  
    wp.'M?6`L  
     安装光栅堆栈 ra$_#HY  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 F#Z]Xq0r  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 g)u2  
     堆栈方向 o NJ/AT  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 lT1*e(I  
    HgduH::\#  
    ft:/-$&H  
    an0@EkZ  
    bZ )3{  
     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)。 6Q>:g"_  
    - 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 .:l78>f  
    - 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。 <J[*~v%(  
    t~,!a?S7  
    Hagj^8  
    z4H!b+   
    h`&mW w  
     横向位置 9FH=Jp  
    −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。 G4=%<+  
    −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。 N[dhNK"  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 kf&id/|  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 /rKrnxw  
     通过组件定位选项。 tv\P$|LV`8  
    $].< /  
    C0KP,JS&  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 |hOqz2|  
    |F9/7 z\5+  
    m' z<d  
     单光栅分析 &$< S1  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 p.8G]pS  
     系统内的光栅建模 B7N?"'$i  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 ~`8`kk8  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 (p^q3\  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ;t[<!  
    7&|fD{:4U  
    l.>QO ;  
    ,B!u*  
    5. 光栅级次通道选择 QP[w{T  
    lZ/Yp~2S  
    Q9FY.KUM  
     方向 b`18y cVME  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 c1jgBty  
     衍射级次选择 )v0m7L v#/  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 LT:KZ|U9  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 O_KL#xo  
     备注 wzP>Cq  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 0'RSl~QvqS  
    o5 . q  
    *hFT,1WE=+  
    1w1(FpQO.  
    6. 光栅的角度响应 oy/#,R_n%  
    l,,5OZw  
    U2@?!B[\d`  
     衍射特性的相关性 H[!by)H  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 >E[cl\5$E  
    - 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。 =(.HO:#  
    - 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) g%[lUxL  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 TpZ)v.w~l7  
    J"I{0>@  
    f u\M2"e  
    ]7c715@  
    示例#1:光栅物体的成像 ? 0nbvV5v7  
    )6IO)P/Q~  
    1. 摘要 NWv1g{M  
    LGRX@nF#  
    Jr 9\j3J{  
    pPeS4$Y  
    "aAzG+NM  
    ix*n<lCoC  
    xNE<$Bz  
    2. 光栅配置与对准 uK3,V0 yz  
       0j_`7<,:  
    u@[D*c1!H  
    0alm/or  
    dJ:EXVU  
    &kYg >X  
         <EJ}9`t  
    3. 光栅级次通道的选择 krI<'m;a  
    v\0[B jhL?  
    {p1#H`  
       kCLz@9>FQ  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 oT%~)g  
    NR^z!+oSR  
    1. 光栅配置和对准 nOp\43no  
    qZCA16  
    ?IGT!'  
    !NjC+ps]  
    Y2QlK1.8V  
    ^hRos  
    2. 基底处理 56d,Sk)  
    5Y_)%u  
    :hCp@{  
    cZ%weQa#N)  
    3. 谐振波导光栅的角响应  ()=  
    UR:cBr  
    GC~Tfrf=r  
    jrZM  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ^szCf|SM  
    5e6]v2 k  
    |SQ5Sb  
       YRAWylm  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 kd9hz-*  
    28>gAz.#  
    1. 用于超短脉冲的光栅 /\_0daUx  
    ^MKvZ DOP  
    (9{)4[3MAG  
    31Y+bxQ  
    ja#E}`wC4  
    =| %:d:r  
    RU>T?2  
    2. 设计和建模流程 `N]!-=o  
    <Gr{h>b  
    K p ~x  
    ~OAST  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 1|q$Wn:*  
    oV&AJ=|\  
    A8dIL5  
     
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