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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: 2023-09-20
    1. 摘要 z;YX 2G/{  
    odcrP\S  
    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。 V^9%+L+E5  
    'i/"D8  
    aC'#H8e|j  
    ,tBc%&.f  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 TSL/zTLDJ  
    M@.?l=1X  
     单光栅分析 gd31ds!G  
    −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。 .$x822   
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 kP~ ;dJD  
    # zd}xla0]  
    E&W4`{6K4  
     系统内的光栅建模 cz>`$Zz  
    !G ~\9  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Me,AE^pgL'  
    −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。 .|kp`-F51  
    U@:iN..  
    }<P%W~  
    DGAg#jh  
    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。 ~65lDFY/  
    N;,N6&veK/  
    3. 系统中的光栅对准 xaSiG  
    K)8 m?sf/  
    @)@hzXQ  
     安装光栅堆栈 <_Po/a!c3  
    −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)。 fAR0GOI  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 bzMs\rj\  
     堆栈方向 }5;3c%  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ;%i.@@:IQ  
    kmL~H1qd  
    oU~e|  
    fNi_C"<  
    _{?/4ZhA\+  
     安装光栅堆栈 &_c5C  
    - 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)。 G|]39/OO3{  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 J 9k~cz  
     堆栈方向 cm7>%g(oQo  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 =:'a)o  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 gI~jf- w  
    Rh#TR"  
    2KmPZ&r  
    .hXdXY  
    Y{#m=-h  
     横向位置 F_Mi/pB^`9  
    −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。 _52BIrAO2  
    −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。 xSHeP`P^X  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 =}AwA5G  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 IC7S +v  
     通过组件定位选项。 YVLaO*( f  
    .!J,9PE  
    [I` 6F6  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 (PCv4:`g  
    w,FOq?j^k  
    @oL<Ioh  
     单光栅分析 X[c8P7  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 bMw)> 4  
     系统内的光栅建模 PUViTb  
    - 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。 ` 5Qo*qx  
    - 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。 (yel  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 8.Ty ,7Z  
    M9b_Q  
    3l@={Ts  
    AiO29<  
    5. 光栅级次通道选择 sf5koe  
    _,4f z(  
    l0$ +)FKd  
     方向 ;0VE *  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 S)*eAON9  
     衍射级次选择 r'q9N  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 Q4MTedj1H  
    - 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。 93d ht  
     备注 Q04iuhDO:  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 1vQj` F  
    nNFZ77lg  
    |3MqAvPJ  
    K G~fDb  
    6. 光栅的角度响应 a{6rQ  
    <zK9J?ZQW>  
    z<jWy$Ta;  
     衍射特性的相关性 i-E~ZfJ  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 (k..ll p~  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 Z\y@rp\l  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) f&Bu_r  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 toEmIa~o6  
    d\V\,% &.  
    9)QvJ87e@7  
    Ee##:I[z  
    示例#1:光栅物体的成像 |T9p#) ec2  
    08S|$_  
    1. 摘要 S0~F$mP'  
    dOe|uQXyD  
    ?K/z`E!xhN  
    rK2*DuE  
    → 查看完整应用使用案例 &Fl^&&1C  
    ?'h<yxu]u0  
    2. 光栅配置与对准 c]W]m`:  
    %97IXrE  
    S3Tww]q  
    W&6P%0G/  
    R gEKs"e  
    GjA;o3(  
    y?M99Vo4?  
    3. 光栅级次通道的选择 g/4.^c  
    d3(T=9;f2  
    SN'LUwaMp!  
    ?iUAzM8  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 1HBch]J  
    8lt P)K4  
    1. 光栅配置和对准 3 $Uv  
    UPPDs"  
    a$FELlMv  
    -[x^z5Ee`  
    → 查看完整应用使用案例 >'8.>f  
    }$;T.[ ~  
    2. 基底处理 _#e='~;  
    1z$;>+g<  
    jpaY:fcF  
    !o&Mw:d  
    3. 谐振波导光栅的角响应 kN;l@>  
    o_EXbS]C  
    I, .`w/I+  
    . dVo[m;  
    4. 谐振波导光栅的角响应 %"DEgI P  
    u /cL[_Q  
    6A/Nlk.  
    ts%@1Y?  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ~c`@uGw  
    p(~>u'c  
    1. 用于超短脉冲的光栅 =[?2'riI  
    Cfb/f]*M  
    -";'l @D=  
    z(3mhMJY  
    → 查看完整应用使用案例 #=b_!~:%  
    W==HV0n  
    2. 设计和建模流程 =6q?XOM  
    ,$sq]_t  
    7vcYI#(2 Y  
    )AqM?FE4R  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ,ibI@8;#~'  
    g^ ^%4Y  
     
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