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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 y I  
    @,7GaK\  
    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。 G@X% +$I  
    K;H&n1  
    '$(^W@M#6  
    :bq8N@P/  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 rcG"o\g@+  
    C XMLt  
     单光栅分析 FHg 9OI67  
    −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。 {]@= ijjf  
    −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。 08\, <9  
    "&?kC2Y|  
    )' cMYC  
     系统内的光栅建模 $Sip$\+*  
    Z0", !6nS  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。  DA,?}  
    −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。 8dIgjQX|  
    -- 95Jz  
    z,p~z*4  
    A]oV"`f  
    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。 Moza".fiN  
    7.j?U  
    3. 系统中的光栅对准 6 V=9M:  
    D'Df JwA  
    wJo}!{bN  
     安装光栅堆栈 qqY"*uJ'  
    −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)。 !?h;wR  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 }(73Syl#  
     堆栈方向 Am|%lj+1z  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 K Z91-  
    !z3jTv  
    x g  
    E*K;H8}s  
    6?J i7F  
     安装光栅堆栈 PKiy5D*8p  
    - 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)。 jm/`iXnMf  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 bK&+5t&  
     堆栈方向 eru.m+\  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Kis"L(C  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 SoK iE  
    {cVEmvE8  
    `b7t4d*  
    +iRh  
    {_p_%;  
     横向位置 ( ^Nz9{  
    −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。 R-d:j^:f  
    −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。 ;85>xHK  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 &d^m 1  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 8'io$ 6d=  
     通过组件定位选项。 uz jU2  
    <R=Zs[9M1  
    M%P:n/j  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 c4eBt))}V  
    }Oq5tC@$G  
    r52gn(,  
     单光栅分析 n9ej7oj  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 kUrkG80q|  
     系统内的光栅建模 }N6.Uu 5zI  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 56kI 5:  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 R(G7m@@{  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 =W!/Z%^*8  
    ope^~+c~\  
    Z o(rTCZX  
    f?X)k,m  
    5. 光栅级次通道选择 l}A93jSL  
    @Qt{jI !  
    6q.Uhe_B  
     方向 _ *Pf  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 i2SR{e8:GF  
     衍射级次选择 dJNe+ MB`  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 &Hs!:43E-<  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 Yufc{M00  
     备注 59;KQ  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 V/9!K%y  
    d)Y}>@:W  
    vy:Z/1q  
    U-tTW*[1]  
    6. 光栅的角度响应 |z^^.d~a0  
    4zFW-yy  
    )|# sfHv7  
     衍射特性的相关性 5">Z'+8  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 P.9>z7l{  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 bq0zxg%  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) V+9 MoT?8  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 -r]W  
    3eQ&F~S  
    @_}P-h  
    G2: agqL/  
    示例#1:光栅物体的成像 NyNXP_8  
    p9{mS7R9T  
    1. 摘要 C,|,-CY  
    =fFP5e ['  
    d5:c^`  
    FXkM#}RgNm  
    → 查看完整应用使用案例 BR;D@R``}  
    i?^L/b`H  
    2. 光栅配置与对准 v"Es*-{B  
    4~Q/"hMSkO  
    WdbedU~`Q  
    {&1/V  
    ~oY^;/ j  
    "@2-Zdrr1<  
    *u;Iw{.{  
    3. 光栅级次通道的选择 .U]-j\  
    ^s"R$?;h  
    "S?z@ i(K^  
    C1 *v,i  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 nZYBE030  
    TAW/zpps$  
    1. 光栅配置和对准 F0@gSurg)  
    &gx%b*;`L0  
    { 9q4)R}G  
    Lt>IX")  
    → 查看完整应用使用案例 YT(AUS5n  
    -6B4sZpzD  
    2. 基底处理 r\^b(rNe  
    *(DV\.l`  
    c9h6C  
    iGB}Il)  
    3. 谐振波导光栅的角响应 z-)O9PV  
    l!u_"I8j5  
    XZd,&YiaG  
    *gWwALGo5  
    4. 谐振波导光栅的角响应 1p=]hC  
    HN|%9{VeB  
    ;NITc  
    97!;.f-  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 8bld3p"^  
    rFL;'Cj@  
    1. 用于超短脉冲的光栅 pFjK}J OF  
    E r?&Y,o  
    ?&1!vz  
    Xc&9Glf  
    → 查看完整应用使用案例 c{w2Gt!  
    ]~siaiN[  
    2. 设计和建模流程 Z(CkZll  
    f ) L  
    $f7l34Sf3  
    t*w/{|yO  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 92oFlEJ  
    :d'8x  
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